Die PAM-Codierung (Puls-Amplitudenmodulation als Leitungscodierung) stellt mehrere Bit pro Symbol dar, indem sie nicht zwei, sondern mehrere Spannungs- oder Strompegel verwendet. Während die einfache NRZ-Codierung mit zwei Pegeln genau 1 Bit pro Symbol überträgt, liefern vier Pegel (PAM-4) 2 Bit pro Symbol, acht Pegel 3 Bit und so weiter. Faustregel: Mit m Pegeln lassen sich log₂(m) Bit pro Symbol übertragen – bei gleicher Symbolrate also ein Vielfaches der Datenrate, ohne die Bandbreite zu erhöhen.
PAM-5 bei Gigabit-Ethernet
Ein bekanntes Beispiel ist PAM-5 mit fünf Amplitudenstufen, das in 1000BASE-T (Gigabit-Ethernet auf Kupferkabel) eingesetzt wird. Vier der fünf Pegel übertragen pro Symbol 2 Bit, der fünfte Pegel bleibt für die Fehlererkennung und die Rauschreserve der Trellis-Codierung reserviert. Zusätzlich arbeiten die vier Adernpaare von 1000BASE-T gleichzeitig in beide Richtungen (Voll-Duplex mit Echo-Kompensation). Moderne Kupfer-Ethernet-Standards wie 10GBASE-T verwenden mit PAM-16 sogar 16 Stufen.
PAM-4 bei schnellen SerDes-Strecken
In Rechenzentren ist PAM-4 (vier Pegel, 2 Bit/Symbol) heute der Standard für schnelle serielle Verbindungen: Ethernet mit 100G/200G/400G (IEEE 802.3bs/cd) und die elektrischen Schnittstellen von PCIe 6.0 nutzen PAM-4, um mit derselben Leitung die doppelte Datenrate von NRZ zu erreichen. Der Preis: Die vier Pegel liegen enger beieinander, das Auge im Augendiagramm ist nur etwa ein Drittel so hoch wie bei NRZ – PAM-4 ist dadurch deutlich empfindlicher gegen Rauschen, Dämpfung und erfordert aufwendige Entzerrung (DSP) sowie eine höhere Signal-Rausch-Verhältnis-Anforderung.
Verwandte Grundlagen: Leitungscodierung, NRZ-Codierung, Manchester-Codierung, Symbollaufzeit, Ethernet.