Add-on technique of Monitoring data for 4-Level PAM4 transmission system

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AI/IoT/クラウド技術の展開の下で，超高速通信システム伝送装置の高速・小型・低コスト化を目指し，データ通信拡大に伴う通信ノードへの入力チャネル数増大に対し，複数チャネル信号の高速一括伝送で対処可能であるが，伝送チャネル（番号）情報や信号監視情報等のデータ管理情報を，データフレーム構成を改変することなく同時に伝送し，その情報に基づき高速ルーティングや帯域制御することは，「高速通信システムのフレキシブル化・高信頼化の実現」に，大きく貢献する．本研究では，フレキシブルで高信頼な通信システムの実現を目的とし，超高速光通信システムで一括伝送方式として採用された4値パルス振幅変調（PAM4）伝送方式を提案し，データ管理情報を周波数変調技術によりデータフレーム信号に重畳（アドオン）・伝送する提案方式の性能と送受信用トランシーバ回路構成の関係を詳細に評価し，高性能な超高速通信システムの実現を目指す．2022年度は，①変調信号成分を効率的に抽出する手法の検討と，②入力データ信号よりクロック信号を抽出するための最適抽出回路構成法構築の検討を実施した．①PAM４生成信号において変調を施す場合，変調成分はPAM4信号の信号の遷移エッジの揺らぎにあらわれるため，変調成分をより正確に伝送するためには，遷移エッジの出現確率が大きい方が望ましい．このため，PAM4伝送信号が，MSB変調時の場合が，これに該当することを定性的に明らかにするとともに，シミュレーションにより，この特性が確認できた．②さらに，受信回路において，CDR（クロック・データ再生）回路において，このクロック信号抽出動作は，遷移エッジ数の多いMSB変調信号をCDRに抽出用信号として入力する回路構成を採用し，シミュレーションで動作を確認し，上記①②を考慮した回路構成で，65nm CMOSのプロセスを用いて試作を実施した．