MICROCHIP Costas Loop Management User Guide
Introduzione
In a trasmissione wireless, u Trasmettitore (Tx) è u Receiver (Rx) sò separati da una distanza è isolati elettricamente. Ancu s'è Tx è Rx sò sintonizzati à a stessa frequenza, ci hè un offset di freccia trà e frequenze di u trasportatore per via di a diffarenza ppm trà l'oscillatori utilizati in Tx è Rx. L'offset di freccia hè compensatu cù i metudi di sincronizazione di dati aiutu o senza dati (cecu).
Un Loop Costas hè un metudu basatu in PLL senza dati per a compensazione di l'offset di frequenza di u trasportatore. L'applicazione primaria di i loops Costas hè in i ricevitori wireless. Utilizendu questu, l'offset di freccia trà Tx è Rx hè compensatu senza l'aiutu di toni piloti o simboli. U Costas Loop hè implementatu per e modulazioni BPSK è QPSK cù un cambiamentu in u bloccu di calculu di errore. L'impiegazione di un Loop Costas per a sincronia di fasi o frequenze pò esse risultatu in ambiguità di fasa, chì deve esse corretta per mezu di tecniche cum'è a codificazione differenziale.
Riassuntu
A tabella seguente furnisce un riassuntu di e caratteristiche di Costas Loop.
Table 1. Costas Loop caratteristiche
| Versione Core | Stu documentu si applica à Costas Loop v1.0. |
| Famiglie di Dispositivi Supportati |
|
| Supportatu Strumenta Flussu | Richiede Libero® SoC v12.0 o versioni successive. |
| Licenza | Costas Loop IP clear RTL hè una licenza chjusa è u RTL criptatu hè dispunibule liberamente cù qualsiasi licenza Libero. RTL criptatu: U codice RTL criptatu cumpletu hè furnitu per u core, chì permette à u core per esse instantiatu cù Smart Design. A simulazione, a sintesi è u layout pò esse realizatu cù u software Libero. Clear RTL: U codice fonte RTL cumpletu hè furnitu per u core è i banchi di prova. |
Features
Costas Loop hà e seguenti caratteristiche chjave:
- Supporta modulazioni BPSK è QPSK
- Parametri di loop sintonizzabili per una larga gamma di frequenze
Implementazione di IP Core in Libero® Design Suite
U core IP deve esse installatu à u Catalogu IP di u software Libero SoC. Questu hè stallatu automaticamente attraversu l'IP
Funzione di aghjurnamentu di u catalogu in u software Libero SoC, o u core IP hè telecaricatu manualmente da u catalogu. Una volta
u core IP hè stallatu in u Catalogu IP di u software Libero SoC, u core hè cunfiguratu, generatu è instantiatu in l'uttellu Smart Design per l'inclusione in a lista di prughjetti Libero.
Utilizazione è prestazione di u dispositivu
I seguenti tabelle listanu l'utilizazione di u dispositivu utilizatu per Costas Loop.
Table 2. Utilization Loop Costas per QPSK
| Dettagli di u dispusitivu | Risorse | Prestazione (MHz) | RAM | Blocchi di matematica | Chip Globals | |||
| Famiglia | Dispositivu | LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Table 3. Utilization Loop Costas per BPSK
| Dettagli di u dispusitivu | Risorse | Prestazione (MHz) | RAM | Blocchi di matematica | Chip Globals | |||
| Famiglia | Dispositivu | LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| U focu polare | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Impurtante:
- I dati in questa tavula sò catturati cù i paràmetri tipici di sintesi è layout. A fonte di u clock di riferimentu CDR hè stata impostata à Dedicatu cù altri valori di cunfiguratore senza cambiatu.
- U clock hè limitatu à 200 MHz mentre esegue l'analisi di u tempu per ottene i numeri di rendiment.
Descrizzione Funziunale
Questa sezione descrive i dettagli di implementazione di u Loop Costas.
A figura seguente mostra u schema di bloccu à livellu di u sistema di u Costas Loop.
Figura 1-1. Schema di bloccu à livellu di u sistema di Costas Loop
A latenza trà l'input è output di u Costas cima hè 11 cicli di clock. A latenza THETA_OUT hè di 10 clock
ciculi. Kp (custante di proporzionalità), Ki (custante integrale), u fattore Theta è u fattore LIMIT deve esse fissatu secondu l'ambienti di u rumore è l'offset di freccia esse introduttu. U Costas Loop pigghia un pocu di tempu per bluccà, cum'è in l'operazione PLL. Certi pacchetti ponu esse persi durante u tempu di chjusu iniziale di u Costas Loop.
Architettura
L'implementazione di u Loop Costas richiede i seguenti quattru blocchi:
- Loop Filter (Controller PI in questa implementazione)
- Theta Generator
- Calculu di errore
- Rotazione Vector
Figura 1-2. Diagramma di blocchi di u ciclu di Costas
L'errore per un schema di modulazione specificu hè calculatu basatu annantu à i valori I è Q rotati cù u Modulu di Rotazione Vector. U controller PI calcula a frequenza basatu annantu à l'errore, u guadagnu proporzionale Kp è u guadagnu integrale Ki. L'offset di frequenza massima hè stabilitu cum'è un valore limite per l'uscita di frequenza di u controller PI. U modulu Theta Generator genera l'angolo per integrazione. L'input factor theta determina a pendenza di integrazione è dipende.
à u sampling clock. L'angolo generatu da u Generatore Theta hè utilizatu per rotà i valori di input I è Q. A funzione d'errore hè specifica per un tipu di modulazione. Siccomu u cuntrollu PI hè implementatu in u formatu di u puntu fissu, a scala hè realizatu nantu à e outputs proporzionali è integrali di u cuntrollu PI.
In listessu modu, a scala hè implementata per l'integrazione theta.
Parametri IP Core è signali d'interfaccia
Questa sezione discute i paràmetri in u configuratore GUI di Costas Loop è i segnali I/O.
Paràmetri di cunfigurazione
A tavula seguente lista a descrizzione di i paràmetri di cunfigurazione utilizati in l'implementazione hardware di Costas Loop. Quessi sò parametri generici sò variati secondu u requisitu di l'applicazione.
Table 2-1. Parametru di cunfigurazione
| Signal Name | Descrizzione |
| Tipu di modulazione | BPSK o QPSK |
Inputs è Output Signals
A tavula seguente lista i porti di input è output di Costas Loop.
Table 2-2. Segnali di input è output
| Signal Name | Direzzione | Tipu di signale | Larghezza | Descrizzione |
| CLK_I | Input | — | 1 | Segnale di u clock |
| ARST_N_IN | Input | — | 1 | Segnale di reset asincronu attivu bassu |
| I_DATA_IN | Input | Firmatu | 16 | In fase / input di dati reale |
| Q_DATA_IN | Input | Firmatu | 16 | Input di dati in quadratura / imaginariu |
| KP_IN | Input | Firmatu | 18 | Constant de proportionnalité du régulateur PI |
| KI_IN | Input | Firmatu | 18 | Constant intégrale du régulateur PI |
| LIMIT_IN | Input | Firmatu | 18 | Limite per u controller PI |
| THETA_FACTOR_IN | Input | Firmatu | 18 | Fattore Theta per l'integrazione theta. |
| I_DATA_OUT | Output | Firmatu | 16 | In fase / Reali dati Output |
| Q_DATA_OUT | Output | Firmatu | 16 | Quadrature / Dati imaginariu Output |
| THETA_OUT | Output | Firmatu | 10 | Indice Theta calculatu (0-1023) per a verificazione |
| PI_OUT | Output | Firmatu | 18 | output PI |
Diagrammi di u tempu
Questa sezione discute u diagramma di tempu di Costas Loop.
A figura seguente mostra u diagramma di u tempu di Costas Loop.
Figura 3-1. Diagramma di u tempu di u ciclu Costas
banc d'essai
Un bancu di teste unificatu hè adupratu per verificà è pruvà Costas Loop chjamatu bancu di teste d'utilizatori. U bancu di prova hè furnitu per verificà a funziunalità di u Costas Loop IP.
Righe di simulazione
Per simulà u core cù u testbench, eseguite i seguenti passi:
- Aprite l'applicazione Libero SoC, cliccate nantu à a tabulazione Catalogu, espansione Soluzioni-Wireless, fate doppiu clicu COSTAS LOOP, è dopu cliccate OK. A documentazione assuciata cù l'IP hè listata in Documentazioni.
Impurtante: Se ùn vede micca a tabulazione Catalogu, andate à View > Menu Windows è cliccate Catalogu per rende visibile.
Figura 4-1. Costas Loop IP Core in Libero SoC Catalog
- Configurate l'IP secondu u vostru esigenza.
Figura 4-2. GUI di cunfiguratore
Promuvà tutti i signali à u livellu più altu è generà u disignu - In a tabulazione Stimulus Hierarchy, cliccate Build Hierarchy.
Figura 4-3. Custruì a Gerarchia
- Nant'à a tabulazione Stimulus Hierarchy, cliccate right-click the testbench (Costas loop bevy), punta à Simulate Present Design, è dopu cliccate Open Interactively.
Figura 4-4. Simulazione di Disegnu di Pre-Sintesi
ModelSim si apre cù u testbench file, cum'è mostra in a figura seguente.
Figura 4-5. Finestra di simulazione ModelSim
Impurtante: Se a simulazione hè interrotta per via di u limitu di runtime specificatu in u .do file, Aduprate u cumandamentu run -all per compie a simulazione
Storia di rivisione
A storia di rivisione descrive i cambiamenti chì sò stati implementati in u documentu. I cambiamenti sò listati per rivisione, cuminciendu cù a publicazione più attuale.
Table 5-1. Storia di rivisione
| Revisione | Data | Descrizzione |
| A | 03/2023 | Liberazione iniziale |
Supportu Microchip FPGA
U gruppu di prudutti Microchip FPGA sustene i so prudutti cù diversi servizii di supportu, cumpresu u Serviziu Clienti,
Centru di Assistenza Tecnica di Clienti, a websitu, è uffizii di vendita in u mondu. I clienti sò suggeriti à visità
Risorse in linea di Microchip prima di cuntattà l'assistenza postu chì hè assai prubabile chì e so dumande sò digià state
rispostu.
Cuntattate u Centru di Assistenza Tecnica attraversu u websitu à www.microchip.com/support. Mencione u Dispositivu FPGA
U numeru di parte, selezziunate a categuria di casu adatta è carica u disignu files mentre crea un casu di supportu tecnicu.
Cuntattate u Serviziu Clienti per un supportu di produttu micca tecnicu, cum'è u prezzu di u produttu, l'aghjurnamenti di u produttu, l'aghjurnamentu
infurmazione, statu di ordine, è auturizazione.
- Da l'America di u Nordu, chjamate 800.262.1060
- Da u restu di u mondu, chjamate 650.318.4460
- Fax, da ogni locu in u mondu, 650.318.8044
Infurmazioni Microchip
U Microchip Websitu
Microchip furnisce supportu in linea via u nostru websitu à www.microchip.com/. Questu website hè usatu per fà files è
infurmazione facilmente dispunibule per i clienti. Alcune di u cuntenutu dispunibule include:
- Supportu di produttu - Schede tecniche è errata, note d'applicazione è sampi prugrammi, risorse di cuncepimentu, guide d'utilizatori è documenti di supportu hardware, l'ultime versioni di u software è u software archiviatu
- Assistenza tecnica generale - Domande Frequenti (FAQs), richieste di supportu tecnicu, gruppi di discussione in linea, lista di membri di u prugramma di partner di design Microchip
- Affari di Microchip - Selettore di prudutti è guide d'ordine, l'ultimi comunicati di stampa Microchip, elencu di seminarii è avvenimenti, liste di uffizii di vendita di Microchip, distributori è rapprisentanti di fabbrica
Serviziu di Notificazione di Cambiamentu di Produttu
U serviziu di notificazione di cambiamentu di produttu di Microchip aiuta à mantene i clienti attuali nantu à i prudutti Microchip. L'abbonati riceveranu una notificazione per e-mail ogni volta chì ci sò cambiamenti, aghjurnamenti, rivisioni o errata in relazione à una famiglia di prudutti specifica o strumentu di sviluppu d'interessu.
Per registrà, andate à www.microchip.com/pcn è seguitate l'istruzzioni di registrazione.
Assistenza Clienti
L'utilizatori di i prudutti Microchip ponu riceve assistenza attraversu parechji canali:
- Distributore o Rappresentante
- Uffiziu di Vendita Locale
- Ingegnere di soluzioni integrate (ESE)
- Assistenza tecnica
I clienti anu da cuntattà u so distributore, rappresentante o ESE per supportu. L'uffizii di vendita lucali sò ancu dispunibili per aiutà i clienti. Una lista di l'uffizii di vendita è i lochi hè inclusa in stu documentu.
U supportu tecnicu hè dispunibule attraversu u websitu à: www.microchip.com/support
Funzione di prutezzione di codice di i dispositi Microchip
Nota i seguenti dettagli di a funzione di prutezzione di codice nantu à i prudutti Microchip:
- I prudutti Microchip rispondenu à e specificazioni cuntenute in a so specifica Scheda di Dati Microchip.
- Microchip crede chì a so famiglia di prudutti hè sicura quandu s'utilice in a manera prevista, in e specificazioni operative, è in cundizioni normali.
- Microchip valorizza è prutegge in modu aggressivu i so diritti di pruprietà intellettuale. I tentativi di violazione di e funzioni di prutezzione di u codice di u produttu Microchip sò strettamente pruibiti è ponu violà a Digital Millennium Copyright Act.
- Nè Microchip nè un altru fabricatore di semiconductor pò guarantisci a sicurità di u so codice. A prutezzione di u codice ùn significa micca chì guarantimu chì u pruduttu hè "unbreakable". A prutezzione di u codice hè in constante evoluzione. Microchip hè impegnatu à migliurà continuamente e funzioni di prutezzione di codice di i nostri prudutti
Avvisu Legale
Questa publicazione è l'infurmazioni quì ponu esse aduprate solu cù i prudutti Microchip, cumpresu per cuncepisce, pruvà,
è integra i prudutti Microchip cù a vostra applicazione. L'usu di sta infurmazione in ogni altra manera viola questi
termini. L'infurmazioni riguardanti l'applicazioni di u dispositivu sò furnite solu per a vostra comodità è ponu esse rimpiazzate
da l'aghjurnamenti. Hè a vostra rispunsabilità per assicurà chì a vostra applicazione risponde à e vostre specificazioni. Cuntattate u vostru
uffiziu locale di vendita Microchip per supportu supplementu o, uttene supportu supplementu à www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
QUESTA INFORMAZIONE hè furnita da u microchip "AS IS". MICROCHIP NON FACCIA RIPRESENTAZIONI O GARANTIE DI ALCUNA TIPI, SIA ESPRESSA O IMPLICITA, SCRITTA O ORALE, STATUTARIA O ALTRE, RELATIVA A L'INFORMAZIONI INCLUSI, MA NON LIMITATE A ALCUNA GARANZIA IMPLICITA DI NON VIOLAZIONE, POSSIBILITÀ E PARTECIPABILITÀ PER A COMMERCIALE, A PUBLICIDAD, A PUBLICIDAD. GARANTIE RELATATI À A SO CONDIZIONE, QUALITÀ, O PRESTAZIONI.
IN NESSUN CASU MICROCHIP SERA RESPONSABILE PER QUALSIASI PERDITA INDIRETTA, SPECIALE, PUNITIVE, INCIDENTALE, O CONSEGUENTE, DANNI, COSTO, O SPESE DI QUALUNQUE TIPI RELATATI À L'INFORMAZIONI O U U U U U SO, IN QUANTO CAUSATE, ANCHE QUANTO ESE ADVERTIMENTO. PUSSIBILITÀ OR I DANNI SONT PREVISIBILI. À LA MESSA ALTERNATA PERMISSATA DA LEGGE, A RESPONSABILITÀ TOTALE DI MICROCHIP PER TUTTE LE RECLAMAZIONI IN QUALSIA MANIERA RELATATA À L'INFORMAZIONI O U U SO USU NON SUPERARÀ L'IMPORTU DI TARIFFE, SE CUALQUIE, CHE AVRAI PAGATA DIRETTAMENTE À MICROCHIP PER L'INFORMAZIONI.
L'usu di i dispositi Microchip in l'applicazioni di supportu di vita è / o di sicurezza hè interamente à u risicu di u cumpratore, è u cumpratore accetta di difende, indemnizà è mantene innocu Microchip da qualsiasi danni, rivendicazioni, vestiti, o spese risultanti da tali usu. Nisuna licenza hè trasmessa, implicitamente o altrimenti, sottu à alcunu diritti di pruprietà intellettuale di Microchip, salvu s'ellu ùn hè micca dichjaratu altrimenti.
Sistema di Gestione di Qualità
Per infurmazione nantu à i Sistemi di Gestione di Qualità di Microchip, visitate www.microchip.com/quality.
Vendite è serviziu in u mondu sanu
| AMERICA | ASIA / PACIFIC | ASIA / PACIFIC | EUROPA |
| Uffiziu Corporate2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199Tel: 480-792-7200Fax: 480-792-7277Supportu Tecnicu: www.microchip.com/support Web Indirizzu: 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: 630-285-0071Fax: 630-285-0075DallasAddison, TX Tel: 972-818-7423Fax: 972-818-2924DetroitNovi, MI Tel: 248-848-4000Houston, TX Tel: 281-894-5983Indianapolis 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: 919-844-7510New York, NY Tel: 631-435-6000San Jose, CA Tel: 408-735-9110Tel: 408-436-4270Canada - Toronto Tel: 905-695-1980Fax: 905-695-2078 | Australia - Sydney Tel: 61-2-9868-6733Cina - Pechino Tel: 86-10-8569-7000Cina - Chengdu Tel: 86-28-8665-5511Cina - Chongqing Tel: 86-23-8980-9588Cina - Dongguan Tel: 86-769-8702-9880Cina - Guangzhou Tel: 86-20-8755-8029Cina - Hangzhou Tel: 86-571-8792-8115Cina - Hong Kong SAR Tel: 852-2943-5100Cina - Nanjing Tel: 86-25-8473-2460Cina - Qingdao Tel: 86-532-8502-7355Cina - Shanghai Tel: 86-21-3326-8000Cina - Shenyang Tel: 86-24-2334-2829Cina - Shenzhen Tel: 86-755-8864-2200Cina - Suzhou Tel: 86-186-6233-1526Cina - Wuhan Tel: 86-27-5980-5300Cina - Xian Tel: 86-29-8833-7252Cina - Xiamen Tel: 86-592-2388138Cina - Zhuhai Tel: 86-756-3210040 | India - Bangalore Tel: 91-80-3090-4444India - New Delhi Tel: 91-11-4160-8631India - Pune Tel: 91-20-4121-0141Giappone - Osaka Tel: 81-6-6152-7160Giappone - Tokyo Tel: 81-3-6880- 3770Corea - Daegu Tel: 82-53-744-4301Corea - Seoul Tel: 82-2-554-7200Malasia - Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906Malasia - Penang Tel: 60-4-227-8870Filippine - Manila Tel: 63-2-634-9065SingaporeTel: 65-6334-8870Taiwan - Hsin Chu Tel: 886-3-577-8366Taiwan - Kaohsiung Tel: 886-7-213-7830Taiwan - Taipei Tel: 886-2-2508-8600Tailanda - Bangkok Tel: 66-2-694-1351Vietnam - Ho Chi Minh Tel: 84-28-5448-2100 | Austria - Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Danimarca - Copenhague Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finlandia - Espoo Tel: 358-9-4520-820Francia - Parigi Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Germania - Garching Tel: 49-8931-9700Germania - Haan Tel: 49-2129-3766400Germania - Heilbronn Tel: 49-7131-72400Germania - Karlsruhe Tel: 49-721-625370Germania - Munich Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Germania - Rosenheim Tel: 49-8031-354-560Israele - Ra'anana Tel: 972-9-744-7705Italia - Milan Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Italia - Padova Tel: 39-049-7625286Paesi Bassi - Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Norvegia - Trondheim Tel: 47-72884388Pulonia - Varsavia Tel: 48-22-3325737Romania - Bucarest Tel: 40-21-407-87-50Spagna - Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Svezia - Göteborg Tel: 46-31-704-60-40Svezia - Stoccolma Tel: 46-8-5090-4654UK - Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Documenti / Risorse
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdfGuida di l'utente Costas Loop Management, Loop Management, Management |