Guia d'usuari de MICROCHIP Costas Loop Management
Introducció
En la transmissió sense fil, l'emissor (Tx) i el receptor (Rx) estan separats per una distància i aïllats elèctricament. Tot i que tant Tx com Rx estan sintonitzats a la mateixa freqüència, hi ha un desplaçament de freqüència entre les freqüències portadores a causa de la diferència de ppm entre els oscil·ladors utilitzats en Tx i Rx. La compensació de freqüència es compensa utilitzant els mètodes de sincronització (cega) assistits per dades o no.
Un bucle Costas és un mètode basat en PLL no assistit per dades per a la compensació de la compensació de freqüència de la portadora. L'aplicació principal dels bucles Costas és en receptors sense fil. Amb això, es compensa el desplaçament de freqüència entre Tx i Rx sense l'ajuda de tons o símbols pilot. El bucle Costas s'implementa per a les modulacions BPSK i QPSK amb un canvi en el bloc de càlcul d'errors. L'ús d'un bucle de Costas per a la sincronització de fase o freqüència pot donar lloc a una ambigüitat de fase, que s'ha de corregir mitjançant tècniques com ara la codificació diferencial.
Resum
La taula següent ofereix un resum de les característiques de Costas Loop.
Taula 1. Característiques del bucle de Costas
| Versió bàsica | Aquest document s'aplica a Costas Loop v1.0. |
| Famílies de dispositius compatibles |
|
| Admet Eina Flux | Requereix Libero® SoC v12.0 o versions posteriors. |
| Llicència | Costas Loop IP clear RTL està bloquejada amb llicència i l'RTL xifrat està disponible gratuïtament amb qualsevol llicència Libero. RTL xifrat: Es proporciona un codi RTL xifrat complet per al nucli, cosa que permet que el nucli s'instanciï amb Smart Design. La simulació, la síntesi i el disseny es poden realitzar amb el programari Libero. Esborra RTL: Es proporciona codi font RTL complet per al nucli i els bancs de prova. |
Característiques
Costas Loop té les següents característiques principals:
- Admet modulacions BPSK i QPSK
- Paràmetres de bucle ajustables per a un ampli rang de freqüències
Implementació d'IP Core a Libero® Design Suite
El nucli IP s'ha d'instal·lar al catàleg IP del programari Libero SoC. S'instal·la automàticament a través de la IP
La funció d'actualització del catàleg al programari Libero SoC o el nucli IP es descarrega manualment del catàleg. Un cop
el nucli IP s'instal·la al catàleg IP del programari Libero SoC, el nucli es configura, es genera i s'instancia dins de l'eina de disseny intel·ligent per incloure'l a la llista de projectes de Libero.
Ús i rendiment del dispositiu
Les taules següents mostren l'ús del dispositiu utilitzat per Costas Loop.
Taula 2. Ús del bucle de Costas per a QPSK
| Detalls del dispositiu | Recursos | Rendiment (MHz) | RAMs | Blocs matemàtics | Chip Globals | |||
| Família | Dispositiu | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Taula 3. Utilització del bucle de Costas per a BPSK
| Detalls del dispositiu | Recursos | Rendiment (MHz) | RAMs | Blocs matemàtics | Chip Globals | |||
| Família | Dispositiu | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Foc polar | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Important:
- Les dades d'aquesta taula es capturen mitjançant la configuració típica de síntesi i disseny. La font del rellotge de referència del CDR s'ha establert com a Dedicat amb altres valors del configurador sense canvis.
- El rellotge està restringit a 200 MHz mentre s'executa l'anàlisi del temps per aconseguir els números de rendiment.
Descripció funcional
En aquesta secció es descriuen els detalls d'implementació del bucle Costas.
La figura següent mostra el diagrama de blocs a nivell de sistema del bucle de Costas.
Figura 1-1. Diagrama de blocs a nivell de sistema de Costas Loop
La latència entre l'entrada i la sortida del top de Costas és d'11 cicles de rellotge. La latència THETA_OUT és de 10 hores
cicles. Kp (constante de proporcionalitat), Ki (constante integral), factor Theta i factor LÍMIT s'han de fixar segons l'entorn de soroll i la compensació de freqüència que s'introdueix. El bucle de Costas triga un temps a bloquejar-se, com en l'operació PLL. Alguns paquets es poden perdre durant el temps de bloqueig inicial del bucle de Costas.
Arquitectura
La implantació del Bucle de Costas requereix els quatre blocs següents:
- Filtre de bucle (controlador PI en aquesta implementació)
- Generador Theta
- Càlcul d'errors
- Rotació vectorial
Figura 1-2. Diagrama de blocs de bucle de Costas
L'error d'un esquema de modulació específic es calcula a partir dels valors I i Q girats mitjançant el mòdul de rotació vectorial. El controlador PI calcula la freqüència en funció de l'error, el guany proporcional Kp i el guany integral Ki. El desplaçament de freqüència màxim s'estableix com a valor límit per a la sortida de freqüència del controlador PI. El mòdul Theta Generator genera l'angle per integració. L'entrada del factor theta determina el pendent d'integració i depèn.
al samprellotge ling. L'angle generat des del generador Theta s'utilitza per girar els valors d'entrada I i Q. La funció d'error és específica d'un tipus de modulació. Com que el controlador PI s'implementa en format de punt fix, l'escala es realitza a les sortides proporcionals i integrals del controlador PI.
De la mateixa manera, s'implementa l'escalat per a la integració theta.
Paràmetres bàsics d'IP i senyals d'interfície
En aquesta secció es discuteixen els paràmetres del configurador de la GUI de Costas Loop i els senyals d'E/S.
Paràmetres de configuració
La taula següent enumera la descripció dels paràmetres de configuració utilitzats en la implementació de maquinari de Costas Loop. Aquests són paràmetres genèrics que varien segons el requisit de l'aplicació.
Taula 2-1. Paràmetre de configuració
| Nom del senyal | Descripció |
| Tipus de modulació | BPSK o QPSK |
Senyals d'Entrades i Sortides
La taula següent enumera els ports d'entrada i sortida de Costas Loop.
Taula 2-2. Senyals d'entrada i sortida
| Nom del senyal | Direcció | Tipus de senyal | Amplada | Descripció |
| CLK_I | Entrada | — | 1 | Senyal del rellotge |
| ARST_N_IN | Entrada | — | 1 | Senyal de restabliment asíncron baix actiu |
| I_DATA_IN | Entrada | Signat | 16 | En fase / Entrada de dades reals |
| Q_DATA_IN | Entrada | Signat | 16 | Entrada de dades quadrades/imaginàries |
| KP_IN | Entrada | Signat | 18 | Constante de proporcionalitat del controlador PI |
| KI_IN | Entrada | Signat | 18 | Constant integral del controlador PI |
| LIMIT_IN | Entrada | Signat | 18 | Límit per al controlador PI |
| THETA_FACTOR_IN | Entrada | Signat | 18 | Factor theta per a la integració theta. |
| I_DATA_OUT | Sortida | Signat | 16 | En fase / Sortida de dades reals |
| Q_DATA_OUT | Sortida | Signat | 16 | Quadratura / Sortida de dades imaginàries |
| THETA_OUT | Sortida | Signat | 10 | Índex Theta calculat (0-1023) per a la verificació |
| PI_OUT | Sortida | Signat | 18 | Sortida PI |
Diagrames de temps
En aquesta secció es parla del diagrama de temps de Costas Loop.
La figura següent mostra el diagrama de temps de Costas Loop.
Figura 3-1. Diagrama de temps de bucle de Costas
Banc de proves
S'utilitza un banc de proves unificat per verificar i provar Costas Loop anomenat banc de proves d'usuari. Es proporciona un banc de proves per comprovar la funcionalitat de Costas Loop IP.
Files de simulació
Per simular el nucli amb el banc de proves, seguiu els passos següents:
- Obriu l'aplicació Libero SoC, feu clic a la pestanya Catàleg, expandiu Solutions-Wireless, feu doble clic a COSTAS LOOP i, a continuació, feu clic a D'acord. La documentació associada a la IP es mostra a Documentacions.
Important: Si no veieu la pestanya Catàleg, aneu a View > Menú Windows i feu clic a Catàleg per fer-lo visible.
Figura 4-1. Costas Loop IP Core al catàleg de SoC Libero
- Configureu la IP segons el vostre requisit.
Figura 4-2. GUI del configurador
Promocionar tots els senyals al màxim nivell i generar el disseny - A la pestanya Jerarquia d'estímul, feu clic a Crear jerarquia.
Figura 4-3. Construir jerarquia
- A la pestanya Jerarquia d'estímul, feu clic amb el botó dret al banc de proves (Costas loop bevy), assenyaleu Simula el disseny actual i, a continuació, feu clic a Obre interactivament
Figura 4-4. Simulació del disseny de presíntesi
ModelSim s'obre amb el banc de proves file, tal com es mostra a la figura següent.
Figura 4-5. Finestra de simulació ModelSim
Important: Si la simulació s'interromp a causa del límit de temps d'execució especificat al fitxer .do file, utilitzeu l'ordre run -all per completar la simulació
Historial de revisions
L'historial de revisions descriu els canvis que es van implementar al document. Els canvis s'enumeren per revisió, començant per la publicació més actual.
Taula 5-1. Historial de versions
| Revisió | Data | Descripció |
| A | 03/2023 | Alliberament inicial |
Suport de microxip FPGA
El grup de productes Microchip FPGA recolza els seus productes amb diversos serveis de suport, inclòs el servei d'atenció al client,
Centre d'assistència tècnica al client, a weblloc web i oficines de vendes a tot el món. Es recomana als clients que la visitin
Microxip recursos en línia abans de contactar amb el suport, ja que és molt probable que les seves consultes ja hagin estat
va respondre.
Poseu-vos en contacte amb el centre d'assistència tècnica a través de weblloc a www.microchip.com/support. Esmenta el dispositiu FPGA
Número de peça, seleccioneu la categoria de cas adequada i pengeu el disseny files mentre es crea un cas de suport tècnic.
Poseu-vos en contacte amb el Servei d'Atenció al Client per obtenir assistència no tècnica del producte, com ara preus dels productes, actualitzacions de productes, actualitzacions
informació, estat de la comanda i autorització.
- Des d'Amèrica del Nord, truca 800.262.1060
- Des de la resta del món, truca 650.318.4460
- Fax, des de qualsevol part del món, 650.318.8044
Informació del microxip
El Microxip Weblloc
Microxip ofereix suport en línia a través del nostre weblloc a www.microchip.com/. Això weblloc s'utilitza per fer files i
informació fàcilment disponible per als clients. Alguns dels continguts disponibles inclouen:
- Suport al producte - Fulls de dades i errates, notes d'aplicació i sampprogrames, recursos de disseny, guies d'usuari i documents de suport de maquinari, últimes versions de programari i programari arxivat
- Suport tècnic general - Preguntes freqüents (FAQ), sol·licituds d'assistència tècnica, grups de discussió en línia, llista de membres del programa de socis de disseny de Microchip
- Negoci de Microxip - Selector de productes i guies de comandes, últimes notes de premsa de Microxip, llistat de seminaris i esdeveniments, llistats d'oficines de vendes de Microxip, distribuïdors i representants de fàbriques
Servei de notificació de canvis de producte
El servei de notificació de canvis de producte de Microchip ajuda a mantenir els clients al dia dels productes de Microchip. Els subscriptors rebran una notificació per correu electrònic sempre que hi hagi canvis, actualitzacions, revisions o errates relacionades amb una família de productes o una eina de desenvolupament especificada d'interès.
Per registrar-se, aneu a www.microchip.com/pcn i seguiu les instruccions de registre.
Atenció al client
Els usuaris dels productes Microxip poden rebre assistència a través de diversos canals:
- Distribuïdor o representant
- Oficina local de vendes
- Enginyer de solucions integrades (ESE)
- Suport tècnic
Els clients han de contactar amb el seu distribuïdor, representant o ESE per obtenir assistència. Les oficines de vendes locals també estan disponibles per ajudar els clients. En aquest document s'inclou una llista d'oficines de vendes i ubicacions.
El suport tècnic està disponible a través de weblloc a: www.microchip.com/support
Funció de protecció de codi de dispositius de microxip
Tingueu en compte els detalls següents de la funció de protecció del codi als productes Microxip:
- Els productes de microxip compleixen les especificacions contingudes a la seva fitxa de dades particular de microxip.
- Microxip creu que la seva família de productes és segura quan s'utilitza de la manera prevista, dins de les especificacions de funcionament i en condicions normals.
- Microxip valora i protegeix de manera agressiva els seus drets de propietat intel·lectual. Els intents d'infringir les funcions de protecció del codi del producte Microxip estan estrictament prohibits i poden infringir la Llei de drets d'autor de Digital Millennium.
- Ni Microchip ni cap altre fabricant de semiconductors poden garantir la seguretat del seu codi. La protecció del codi no vol dir que estem garantint que el producte sigui "irrompible". La protecció del codi està en constant evolució. Microxip es compromet a millorar contínuament les funcions de protecció del codi dels nostres productes
Avís Legal
Aquesta publicació i la informació que s'hi inclou només es poden utilitzar amb productes Microxip, inclòs per dissenyar, provar,
i integreu els productes Microxip amb la vostra aplicació. L'ús d'aquesta informació de qualsevol altra manera les viola
termes. La informació sobre les aplicacions del dispositiu només es proporciona per a la vostra comoditat i pot ser substituïda
per actualitzacions. És la vostra responsabilitat assegurar-vos que la vostra aplicació compleix les vostres especificacions. Contacta amb el teu
oficina local de vendes de Microxip per obtenir assistència addicional o, obtenir assistència addicional a www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
AQUESTA INFORMACIÓ ÉS PROPORCIONADA PER MICROCHIP "TAL CUAL". MICROCHIP NO FA REPRESENTACIONS NI GARANTIES DE CAP TIPUS, JA SIGUI EXPRESSES O IMPLÍCITES, ESCRITS O ORALS, LEGALS O D'ALTRE ALTRE, RELACIONATS AMB LA INFORMACIÓ INCLOSA, PERÒ NO LIMITADA A CAP GARANTIA IMPLÍCITA DE NO INFRACCIÓ, COMERCIABILITAT I COMERCIALITZACIÓ, COMERCIALITZACIÓ I COMERCIALITZACIÓ. GARANTIES RELACIONATS AMB EL SEU ESTAT, QUALITAT O RENDIMENT.
EN CAP CAS, MICROCHIP SERÀ RESPONSABLE DE CAP PÈRDUA INDIRECTA, ESPECIAL, PUNITIVA, INCIDENTAL O CONSEQUENTAL, DANNY, COST O DESPESA DE QUALSEVOL TIPUS RELACIONATS AMB LA INFORMACIÓ O EL SEU ÚS, SEGUI QUE SIEMPRE CAUSAT, FINS I TOT QUÈ SIGUI AIXÒ. POSSIBILITAT O ELS DANYS SÓN PREVISIBLES. EN LA MÀXIMA MESURA PERMETIDA PER LA LLEI, LA RESPONSABILITAT TOTAL DE MICROCHIP EN TOTES LES RECLAMACIONS DE QUALSEVOL MANERA RELACIONADAS AMB LA INFORMACIÓ O EL SEU ÚS NO SUPERARÀ L'IMPORT DE LES TARIFES, SI N'HEU, QUE HEU PAGAT DIRECTAMENT A MICROCHIP PER A LA INFORMACIÓ.
L'ús de dispositius Microxip en aplicacions de suport vital i/o seguretat és totalment a risc del comprador, i el comprador es compromet a defensar, indemnitzar i excloure Microxip de qualsevol dany, reclamació, demanda o despeses derivades d'aquest ús. No es transmet cap llicència, implícita o d'una altra manera, sota cap dret de propietat intel·lectual de Microxip tret que s'indiqui el contrari.
Sistema de gestió de la qualitat
Per obtenir informació sobre els sistemes de gestió de la qualitat de Microchip, visiteu www.microchip.com/quality.
Vendes i servei a tot el món
| AMÈRICES | ASIA/PACÍFIC | ASIA/PACÍFIC | EUROPA |
| Oficina Corporativa2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199Telèfon: 480-792-7200Fax: 480-792-7277Suport tècnic: www.microchip.com/support Web Adreça: www.microchip.com Atlanta Duluth, GA Tel: 678-957-9614 Fax: 678-957-1455Austin, TX Tel: 512-257-3370Boston Westborough, MA Tel: 774-760-0087 Fax: 774-760-0088ChicagoItasca, IL Tel: 630-285-0071 Fax: 630-285-0075DallasAddison, TX Tel: 972-818-7423 Fax: 972-818-2924DetroitNovi, MI Tel: 248-848-4000Houston, TX Tel: 281-894-5983Indianàpolis Noblesville, IN Tel: 317-773-8323Fax: 317-773-5453Tel: 317-536-2380Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: 949-462-9523Fax: 949-462-9608Tel: 951-273-7800Raleigh, NC Tel: 919-844-7510Nova York, NY Tel: 631-435-6000San Jose, CA Telèfon: 408-735-9110 Telèfon: 408-436-4270Canadà - Toronto Tel: 905-695-1980 Fax: 905-695-2078 | Austràlia - Sydney Tel: 61-2-9868-6733Xina - Pequín Tel: 86-10-8569-7000Xina - Chengdu Tel: 86-28-8665-5511Xina - Chongqing Tel: 86-23-8980-9588Xina - Dongguan Tel: 86-769-8702-9880Xina - Guangzhou Tel: 86-20-8755-8029Xina - Hangzhou Tel: 86-571-8792-8115Xina - Hong Kong SAR Tel: 852-2943-5100Xina - Nanjing Tel: 86-25-8473-2460Xina - Qingdao Tel: 86-532-8502-7355Xina - Xangai Tel: 86-21-3326-8000Xina - Shenyang Tel: 86-24-2334-2829Xina - Shenzhen Tel: 86-755-8864-2200Xina - Suzhou Tel: 86-186-6233-1526Xina - Wuhan Tel: 86-27-5980-5300Xina - Xian Tel: 86-29-8833-7252Xina - Xiamen Tel: 86-592-2388138Xina - Zhuhai Tel: 86-756-3210040 | Índia - Bangalore Tel: 91-80-3090-4444Índia - Nova Delhi Tel: 91-11-4160-8631Índia - Pune Tel: 91-20-4121-0141Japó – Osaka Tel: 81-6-6152-7160Japó – Tòquio Tel: 81-3-6880-3770Corea - Daegu Tel: 82-53-744-4301Corea - Seül Tel: 82-2-554-7200Malàisia – Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906Malàisia - Penang Tel: 60-4-227-8870Filipines - Manila Tel: 63-2-634-9065SingapurTel: 65-6334-8870Taiwan – Hsin Chu Tel: 886-3-577-8366Taiwan – Kaohsiung Tel: 886-7-213-7830Taiwan – Taipei Tel: 886-2-2508-8600Tailàndia - Bangkok Tel: 66-2-694-1351Vietnam - Ho Chi Minh Tel: 84-28-5448-2100 | Àustria – Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Dinamarca – Copenhaguen Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finlàndia – Espoo Tel: 358-9-4520-820França – París Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Alemanya – Garching Tel: 49-8931-9700Alemanya - Haan Tel: 49-2129-3766400Alemanya - Heilbronn Tel: 49-7131-72400Alemanya – Karlsruhe Tel: 49-721-625370Alemanya - Munic Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Alemanya – Rosenheim Tel: 49-8031-354-560Israel – Ra'anana Tel: 972-9-744-7705Itàlia - Milà Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Itàlia - Pàdua Tel: 39-049-7625286Països Baixos – Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Noruega - Trondheim Tel: 47-72884388Polònia - Varsòvia Tel: 48-22-3325737Romania – Bucarest Tel: 40-21-407-87-50Espanya – Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Suècia – Göteborg Tel: 46-31-704-60-40Suècia - Estocolm Tel: 46-8-5090-4654Regne Unit - Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Documents/Recursos
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdfGuia de l'usuari Costas Loop Management, Loop Management, Management |