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PAM-3（Pulse Amplitude Modulation with 3 levels）は、デジタル信号を3つの異なる電圧レベルで表現する変調方式です。従来の2レベル（NRZ: Non-Return-to-Zero）と4レベル（PAM4）の中間に位置し、1シンボルあたり約1.58ビット（log₂3）の情報を伝送できます。この独特な特性により、帯域幅効率と実装複雑性のバランスが優れており、次世代高速インターフェースの主要技術として注目されています。
2024年以降、USB 4.0 Version 2（80Gbps）やDisplayPort 2.1などの最新規格で採用が始まり、従来技術では困難だった超高速データ伝送を、比較的低コストで実現可能にしています。
3つの電圧レベル
符号化効率
1シンボル = log₂(3) ≈ 1.58ビット
効率 = 1.58 / 2 = 79%（PAM4の100%、NRZの50%と比較）
帯域幅効率
シグナルインテグリティ
送信側（Transmitter）
デジタルデータ → 3進変換 → DAC（3レベル） → ドライバ → 伝送路
受信側（Receiver）
伝送路 → イコライザ → ADC（3レベル） → デコーダ → デジタルデータ
物理層パラメータ
プロトコル統合
電力効率の向上
コスト最適化
| 項目 | PAM-3 | NRZ | |-----|-------|-----| | レベル数 | 3 | 2 | | ビット/シンボル | 1.58 | 1 | | 帯域幅効率 | 高 | 低 | | 実装複雑性 | 中 | 低 | | 消費電力 | 中 | 低 | | ノイズ耐性 | 中 | 高 |
| 項目 | PAM-3 | PAM4 | |-----|-------|------| | レベル数 | 3 | 4 | | ビット/シンボル | 1.58 | 2 | | アイ開口 | 大 | 小 | | SNR要求 | 9.5dB | 13dB | | エラー率 | 低 | 高 | | イコライザ要求 | 中 | 高 |
USB 4.0 Version 2
DisplayPort 2.1
将来の応用
サーバー間接続
ストレージインターフェース
プリエンファシス/デエンファシス
クロストーク対策
配線設計
材料選定
アイダイアグラム測定
BER（Bit Error Rate）測定
オシロスコープ解析
プロトコルアナライザ
3進論理回路の設計
後方互換性の確保
アダプティブイコライゼーション
エラー訂正
2025-2026年
2027年以降
PAM-5/PAM-6
リンク確立失敗
速度低下
PAM-3は、高速デジタル通信における画期的な変調技術として、帯域幅効率と実装可能性の最適なバランスを提供します。USB 4.0 Version 2での採用を皮切りに、今後様々な高速インターフェースへの展開が期待されています。
設計者にとっては、NRZからの移行が比較的容易でありながら、大幅な性能向上が得られる魅力的な選択肢となっています。今後の高速通信技術の発展において、PAM-3は重要な役割を果たすことが確実です。