펄스 진폭 변조

펄스 진폭 변조(pulse-amplitude modulation, PAM)는 메시지 정보가 반송파 주파수를 방해하는 펄스열의 진폭으로 인코딩되는 변조 방식이다. 복조는 모든 단일 주기에서 반송파의 진폭 레벨을 감지하여 수행된다.

 종류 
 극성 
펄스 진폭 변조에는 두 가지 유형이 있다.
 단일 극성 PAM에서는 모든 펄스가 양수가 되도록 적절한 고정 직류 바이어스가 신호에 추가된다.
 이중 극성 PAM에서는 펄스가 양수와 음수 모두를 가진다.

펄스 진폭 변조는 디지털 데이터의 변조 신호 전송에 널리 사용되며, 비-기저 대역 응용 프로그램은 대부분 펄스 부호 변조로 대체되었고, 최근에는 펄스 위치 변조로 대체되었다.

 진폭 
아날로그 PAM에서 가능한 펄스 진폭의 수는 이론적으로 무한하다. 디지털 PAM은 펄스 진폭의 수를 3 이상의 자연수로 줄인다 (PAM-2는 단순한 이진 신호이며 일반적으로 PAM으로 간주되지 않는다). 진폭 수에 대한 일반적인 선택은 3, 4, 5, 8, 16이다.

 용도 

 이더넷 
이더넷 통신 표준의 일부 버전은 PAM 사용의 예이다.
 100BASE-T4 및 BroadR-Reach 이더넷 표준은 3단계 PAM 변조(PAM-3)를 사용한다.
 1000BASE-T 기가비트 이더넷은 5단계 PAM-5 변조를 사용한다.
 10GBASE-T 10기가비트 이더넷은 16개의 불연속 레벨(PAM-16)을 가진 톰린슨-하라시마 프리코딩 (THP) 버전의 펄스 진폭 변조를 사용한다. THP 프리코딩은 노이즈 저항을 제공한다. 두 개의 연속적인 PAM-16 인코딩된 심볼은 DSQ128로 알려진 2차원 체커보드 패턴에 따라 해석되며, 256가지 가능한 조합 중 128가지가 "거리"를 최대화하기 위해 선택된다(역시 노이즈 저항을 위해). 이는 PAM-8과 동일한 SNR을 제공하면서 데이터 전송 속도를  증가시킨다.
 25기가비트 이더넷과 100기가비트 이더넷 및 200 기가비트 이더넷의 일부 구리 변형은 PAM-4 변조를 사용한다.

 USB 
USB4 버전 2.0은 USB4 80Gbps (USB4 Gen 4×2) 및 USB4 120Gbps (USB4 Gen 4 Asymmetric)에 PAM-3 신호 방식을 사용하여 2클럭 주기당 3비트를 전송한다. Thunderbolt 5는 동일한 PHY를 사용한다.

 비디오 메모리 
마이크론과 엔비디아가 개발하고 엔비디아 RTX 3080 및 3090 그래픽 카드에서 처음 사용된 GDDR6X는 PAM-4 신호 방식을 사용하여 더 높은 주파수나 관련 송신기와 수신기가 있는 두 채널 또는 레인을 사용하지 않고도 클럭 주기당 2비트를 전송하며, 이는 전력 또는 공간 소비 및 비용을 증가시킬 수 있다. 더 높은 주파수는 더 높은 대역폭을 요구하며, 구리를 통해 전송하려고 할 때 28GHz 이상에서는 상당한 문제이다. PAM-4는 이전 NRZ(비제로 복귀, PAM-2) 코딩보다 구현 비용이 더 많이 드는데, 부분적으로는 집적 회로에서 더 많은 공간을 필요로 하고 SNR(신호 대 잡음비) 문제에 더 취약하기 때문이다.

GDDR7은 PAM-3 신호 방식을 사용하여 36Gbps/핀의 속도를 달성한다. GDDR6 및 이전 세대에서 사용된 NRZ/PAM-2 신호 방식에 비해 사이클당 데이터 전송률이 높아 전력 효율성과 신호 무결성이 향상된다. PAM-4(GDDR6X)에 비해 제조 장비에 덜 엄격하다.

 PCI Express 
PCI Express 6.0은 PAM-4 사용을 도입했다.

 디지털 텔레비전 
북미 ATSC 표준의 디지털 텔레비전은 텔레비전 신호를 구성하는 데이터를 방송하기 위해 PAM의 한 형태를 사용한다. 8VSB로 알려진 이 시스템은 8단계 PAM을 기반으로 한다. 이 시스템은 하나의 측파대를 억제하여 제한된 대역폭을 보다 효율적으로 사용하기 위한 추가 처리를 사용한다. 이전 NTSC 아날로그 표준에 정의된 단일 6MHz 채널 할당을 사용하여 8VSB는 32Mbit/s를 전송할 수 있다. 오류 수정 코드 및 기타 오버헤드를 고려한 후 신호의 데이터 전송률은 19.39Mbit/s이다.

 광생물학 
이 개념은 틸라코이드 막의 집광 안테나에서 형광 상승 및 감쇠의 운동학을 형광 분광법으로 측정하는 전문 기기를 사용하여 광합성 연구에도 사용되며, 이를 통해 다양한 환경 조건에서 광계의 상태에 대한 여러 측면을 탐색한다. 전통적인 암적응 엽록소 형광 측정과 달리 펄스 진폭 형광 장치는 주변광 조건에서 측정을 허용하여 측정의 다양성을 크게 높였다.

 LED 조명용 전자 드라이버 
펄스 진폭 변조는 발광 다이오드(LED) 제어, 특히 조명 응용 분야를 위해 개발되었다. PAM 기술을 기반으로 하는 LED 드라이버는 LED를 통과하는 순방향 전류가 광 출력의 강도에 비례하고 순방향 전류가 감소함에 따라 LED 효율이 증가하므로 펄스 폭 변조(PWM)와 같은 다른 일반적인 드라이버 변조 기술을 기반으로 하는 시스템보다 에너지 효율이 향상된다.

펄스 진폭 변조 LED 드라이버는 여러 LED 채널에 걸쳐 펄스를 동기화하여 완벽한 색상 일치를 가능하게 한다. PAM의 고유한 특성과 LED의 빠른 스위칭 속도와 결합하여 고속 무선 데이터 전송 수단으로 LED 조명을 사용하는 것이 가능하다.

 같이 보기 

 8VSB
 진폭 편이 방식
 반송파 감지 다중 접속
 펄스 밀도 변조
 펄스 형성 네트워크
 직교 진폭 변조 (QAM)

 내용주 

 각주 

분류:라디오 변조 모드