Амплитудно-импульсная модуляция ( PAM ) — это форма модуляции сигнала , в которой информация сообщения кодируется в амплитуде серии импульсов сигнала. Это схема аналоговой импульсной модуляции, в которой амплитуды последовательности несущих импульсов изменяются в соответствии с выборочным значением сигнала сообщения. Демодуляция выполняется путем обнаружения уровня амплитуды несущей в каждом отдельном периоде.
Существует два типа амплитудно-импульсной модуляции:
Амплитудно-импульсная модуляция широко используется для модуляции сигналов передачи цифровых данных, при этом немодулированные приложения в значительной степени были заменены импульсно-кодовой модуляцией , а в последнее время и импульсно-позиционной модуляцией .
Число возможных амплитуд импульсов в аналоговой PAM теоретически бесконечно. Цифровая PAM уменьшает число амплитуд импульсов до некоторой степени двойки. Например, в 4-уровневой PAM возможны дискретные амплитуды импульсов; в 8-уровневой PAM возможны дискретные амплитуды импульсов; а в 16-уровневой PAM возможны дискретные амплитуды импульсов.
Некоторые версии стандарта связи Ethernet являются примером использования PAM. В частности, стандарт Ethernet 100BASE-T4 и BroadR-Reach использует трехуровневую модуляцию PAM (PAM-3), в то время как 1000BASE-T Gigabit Ethernet использует пятиуровневую модуляцию PAM-5 [1] [a] , а 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet использует версию амплитудно-импульсной модуляции Томлинсона-Харашимы с предварительным кодированием [ жаргон ] (THP) с 16 дискретными уровнями (PAM-16), закодированную в двумерном шахматном шаблоне [ жаргон ] , известном как DSQ128. 25 Gigabit Ethernet и некоторые медные варианты 100 Gigabit Ethernet и 200 Gigabit Ethernet используют модуляцию PAM-4.
USB4 версии 2.0 использует сигнализацию PAM-3 для USB4 80 Гбит/с (USB4 Gen 4×2) и USB4 120 Гбит/с (USB4 Gen 4 Asymmetric), передавая 3 бита за 2 тактовых цикла. [2] Thunderbolt 5 использует тот же PHY. [3]
GDDR6X , разработанная Micron [4] и Nvidia и впервые использованная в видеокартах Nvidia RTX 3080 и 3090 , использует сигнализацию PAM-4 для передачи 2 бит за такт без необходимости прибегать к более высоким частотам или двум каналам или полосам с соответствующими передатчиками и приемниками, что может увеличить потребление энергии или пространства и стоимость. Более высокие частоты требуют более высокой полосы пропускания, что является существенной проблемой за пределами 28 ГГц при попытке передачи по меди. PAM-4 стоит дороже для внедрения, чем более раннее кодирование NRZ (без возврата к нулю, PAM-2), отчасти потому, что оно требует больше места в интегральных схемах и более восприимчиво к проблемам SNR (соотношение сигнал/шум). [5] [6]
GDDR7 будет использовать сигнализацию PAM-3 для достижения скорости 36 Гбит/с/pin. Более высокая скорость передачи данных за цикл по сравнению с сигнализацией NRZ/PAM-2, используемой GDDR6 и предыдущими поколениями, повышает энергоэффективность и целостность сигнала. [7]
PCI Express 6.0 ввел использование PAM-4. [8]
Эта концепция также используется для изучения фотосинтеза с использованием специализированного прибора, который включает спектрофлуориметрическое измерение кинетики подъема и затухания флуоресценции в светособирающей антенне тилакоидных мембран, тем самым запрашивая различные аспекты состояния фотосистем в различных условиях окружающей среды. [9] В отличие от традиционных измерений флуоресценции хлорофилла , адаптированных к темноте , устройства амплитудно-импульсной флуоресценции позволяют проводить измерения в условиях окружающего освещения, что делает измерения значительно более универсальными. [10]
Амплитудно-импульсная модуляция также была разработана для управления светодиодами (СИД), особенно для освещения. [11] Светодиодные драйверы на основе метода PAM обеспечивают повышенную энергоэффективность по сравнению с системами, основанными на других распространенных методах модуляции драйверов, таких как широтно-импульсная модуляция (ШИМ), поскольку прямой ток, проходящий через светодиод, зависит от интенсивности светового потока, а эффективность светодиода увеличивается по мере уменьшения прямого тока.
Светодиодные драйверы с амплитудно-импульсной модуляцией способны синхронизировать импульсы по нескольким светодиодным каналам, обеспечивая идеальное соответствие цветов. Благодаря присущей природе PAM в сочетании с высокой скоростью переключения светодиодов, можно использовать светодиодное освещение в качестве средства беспроводной передачи данных на высокой скорости.
Стандарты Североамериканского комитета передовых телевизионных систем для цифрового телевидения используют форму PAM для трансляции данных, составляющих телевизионный сигнал. Эта система, известная как 8VSB , основана на восьмиуровневой PAM. [12] Она использует дополнительную обработку для подавления одной боковой полосы и, таким образом, более эффективно использует ограниченную полосу пропускания . Используя одно распределение каналов 6 МГц, как определено в предыдущем аналоговом стандарте NTSC , 8VSB способен передавать 32 Мбит/с. После учета кодов коррекции ошибок и других накладных расходов скорость передачи данных в сигнале составляет 19,39 Мбит/с.
