Pulzně amplitudová modulace

Pulzně amplitudová modulace (anglicky Pulse-amplitude modulation, PAM) je diskrétní modulace v základním pásmu, u níž je informace kódována rozdílnou úrovní (amplitudou) signálu.

Demodulace se provádí detekcí úrovně nosné v každé periodě signálu.

Typy PAM

Existují dva typy PAM:

  • s jednou polaritou, kdy je k signálu přidáváno stejnosměrné předpětí pevné velikosti, takže všechny impulsy mají stejnou polaritu
  • bipolární, u níž se používají impulsy obou polarit

Přirozené vzorkování

, kde s(t) je signál a w(t) je průběh vzorkovací funkce.

Ukázka průběhu signálu modulovaného pomocí PAM modulace

Použití

Pulsně amplitudová modulace se používá pro modulaci při digitálním přenosu dat, u něhož bylo použití signálu mimo základní pásmo obvykle nahrazeno pulzně kódovou modulací (PCM) a později také pulzně poziční modulací (PPM).

Počet úrovní v analogové PAM je teoreticky nekonečný, u digitální PAM je omezený šumem a často býval mocninou dvojky; např. 4úrovňová PAM používá 22 diskrétních úrovní, 8úrovňová 23 úrovní.

Ethernet

PAM používají různé varianty Ethernetu. Díky dalšímu kódování se nezřídka používá počet úrovní, který není mocninou dvojky:

  • 100BASE-T4 a BroadR-Reach používají PAM-3
  • 1000BASE-T používá PAM-5[1][Pozn 1]
  • 10gigabitový Ethernet 10GBASE-T používá variantu PAM-16 s Tomlinson-Harashima Precoded (THP) kódovanou pomocí dvojrozměrného šachovnicovitého vzorku nazývaného DSQ128
  • 25gigabitový Ethernet a některé varianty 100gigabitového Ethernetu a 200gigabitového Ethernetu po metalických vodičích používají PAM-4

GDDR6X

Technologie videopamětí GDDR6X vyvinutá firmami Micron[2] a Nvidia a poprvé použitá ve videokartách Nvidia RTX 3080 a 3090 používá signalizaci PAM-4 pro vysílání 2 bitů v jednom hodinovém cyklu, díky čemuž prvky mohou pracovat na nižší frekvenci a nepotřebují dvakrát širší kanály, která by měly vyšší spotřebu, potřebný prostor a cenu. Vyšší frekvence by vyžadovala větší šířku pásma, což by při frekvenci 28GHz bylo obtížně řešitelné při použití metalického vedení. Náklady na implementaci PAM4 jsou však vyšší než ne dřívější kódování NRZ (PAM2), protože vyžaduje více prostoru v integrovaných obvodech a je citlivější na dodržování odstupu SNR (signál na šum poměr) problémy.[3][4]

Fotobiologie

Koncept PAM se používá také při studiu fotosyntézy pomocí specializovaného nástroje, při kterém se měří spektrofluorometrická kinetika vzrůstu a poklesu fluorescence u světlo přijímajících tykadel thylakoidních membrán, čímž se zjišťují různé aspekty stavu fotosystémů za různých okolních podmínek.[5] Tato měření provádějí měření úrovně impulsů fluorescence za světla, díky čemuž jsou výrazně použitelnější než tradiční měření chlorofylové fluorescence přizpůsobená na tmu.[6]

Elektronické ovládání LED osvětlení

Pulsně amplitudová modulace byla vyvinuta pro řízení svítivých diod (LEDs) především pro osvětlovací aplikace.[7] Ovladače LED používající PAM mají lepší energetickou účinnost než systémy používající ovladače s jinými obvyklými modulačními technikami jako například Pulsně šířková modulace (PWM), protože dopředný proud procházející LED je přímo úměrný intenzitě světla a efektivita LED se zvyšuje se snižováním dopředného proudu.

LED ovladače s pulsně amplitudovou modulací jsou schopny synchronizovat impulsy v několika LED kanálech, což umožňuje dokonalé nastavení barev. Vlastnosti PAM spolu s velkou rychlostí spínání LED umožňují používat LED osvětlení pro vysokorychlostní bezdrátový přenos dat.

Digitální televize

PAM používá severoamerický standard pro digitální pozemní vysílání televize ATSC v systému nazývaném 8VSB používajícím 8úrovňovou PAM.[8] Modulace s potlačeným jedním postranním pásmem používá kanály s odstupem 6 MHz pro přenos hrubou rychlostí 32 Mbit/s, kvůli použití samoopravných kódů a další režii je čistá přenosová rychlost 19,39 Mbit/s.

Odkazy

Poznámky
  1. PAM-5 bylo v technologii Ethernet poprvé použito u 100BASE-T2, které se příliš nerozšířilo. Tato technika však byla použita v rozšířené technologii gigabitového Ethernetu 1000BASE-T.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Pulse-amplitude modulation na anglické Wikipedii.

  1. SCHROEDER, George. What PAM5 means to you. www.edn.com. EDN, 2003-04-01. Dostupné online [cit. 2015-03-02].
  2. Doubling I/O Performance with PAM4 - Micron Innovates GDDR6X to Accelerate Graphics Memory [online]. [cit. 2020-10-31]. Dostupné online. (anglicky)
  3. SMITH, Ryan. Micron Spills on GDDR6X: PAM4 Signaling For Higher Rates, Coming to NVIDIA’s RTX 3090 [online]. Dostupné online. (anglicky)
  4. MALINIAK, David. EDN - The fundamentals of PAM4 [online]. 2016-01-14. Dostupné online. (anglicky)
  5. SCHREIBER, Ulrich. Chlorophyll a Fluorescence. Dordrecht: Springer Netherlands, 2004. (Advances in Photosynthesis and Respiration). ISBN 978-1-4020-3217-2. DOI 10.1007/978-1-4020-3218-9_11. Kapitola Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) Fluorometry and Saturation Pulse Method: An Overview, s. 279–319. (anglicky)
  6. 5.1 Chlorophyll fluorescence – ClimEx Handbook [online]. [cit. 2020-01-14]. Dostupné online. (anglicky)
  7. WHITAKER, Tim. Closed-Loop Electronic Controllers Drive LED Systems. LEDs. Leden 2006. Dostupné online [cit. 2020-10-29]. (anglicky)
  8. SPARANO, David. WHAT EXACTLY IS 8-VSB ANYWAY? [online]. 1997 [cit. 2012-11-08]. Dostupné online.

Související články

Literatura

COUCH II, Leon W. Digital and Analog Communication Systems. 7. vyd. New Jersey: Pearson Prentice Hall, 2007. 760 s. ISBN 0-13-142492-0. Kapitola 3, s. 128–137. (angličtina)

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.