非ゼロ復帰（NRZ）

Non-Return-to-Zero（NRZ）とは何ですか？

Non-return-to-zero（NRZ）は、光モジュールに適用されるバイナリデジタル信号変調方式です。NRZは、0と1で表される2つの異なる信号レベルを使用します。各信号レベルは、1ビットの論理情報を表します。バイナリ信号レベルは、特定の直流（DC）電圧によって伝送され、搬送波信号の振幅は各ビットの時間中一定です。一般的な正論理NRZでは、低状態の信号レベル（0）はより負の電圧に対応し、高状態の信号レベル（1）はより正の電圧に対応します。

NRZとPAM4の違いは何ですか？

ビットレート

NRZ符号化の各シンボルには1ビットの論理情報しか含まれないのに対し、PAM4の各シンボルは2ビットを表すため、NRZのビットレートはNRZのボーレートと等しく、PAM4のビットレートはPAM4のボーレートの2倍になります。つまり、次のようになります：

50Gbaud NRZ = 50Gbps、50Gbaud PAM4 = 100Gbps。

アプリケーション例の1つとして、QSFP-100G-DR-SやQSFP-100G-FR-Sなどの高速100GシングルLambdaモジュールがあり、4x25Gbps NRZ信号を1x50Gbaud PAM4l信号に変換できます。

SNR（信号対雑音比）とビット誤り率（BER）

電力スペクトル密度の観点では、PAM4は3つの異なるアイパターンを生成するのに対し、NRZは1つの大きなアイを備えています。PAM4のアイダイアグラムは、信号対雑音比（SNR）とビット誤り率（BER）に関する固有の制約を示しています。PAM4の信号振幅（アイの高さ）はNRZのわずか3分の1であるため、電圧レベル間の間隔が狭く、ノイズ干渉の影響を受けやすくなります。これにより、PAM4のSNRは-9.54 dB増加し、BERも高くなりました。

PAM4トランシーバーでは、ノイズの問題を軽減するために高度なイコライゼーション技術が必要です。この複雑さの増大により、PAM4光学系の設計はより複雑になり、他のソリューションと比較して消費電力が増加します。

信号損失

PAM4では、各シンボル周期でNRZの2倍のデータを伝送できます。したがって、同じビットレートでは、ボーレートはNRZの半分にすぎません。PAM4シグナリングでは伝送効率が2倍になるため、伝送チャネルによる信号損失が大幅に低減されます。PAM4の利点は、ボーレートやチャネルの信号損失を増加させることなく、既存のチャネルを使用してより高いデータレートを実現できることです。

消費電力

PAM4シグナリングのBERを低減するには、RX側でのイコライゼーションとTX側での再補償が必要であり、どちらもNRZより多くの電力を消費します。しかし、シリコンフォトニック光モジュールに適用される最先端のシリコンフォトニクス（SiPh）技術により、この問題を解決できます。

NRZの利点は何ですか？

PAM4と比較したNRZの主な利点は、ノイズ耐性が高いこと、エラー訂正能力が高いこと、消費電力が少ないことです。また、NRZの信号品質はPAM4よりも比較的優れているため、NRZ光モジュールの機構設計はシンプルであり、Clock Recovery回路などの複雑な信号処理ユニットを必要としません。NRZ変調デバイスのコストは、多くの場合PAM4よりも安価です。