Guía de usuario de MICROCHIP Costas Loop Management
Introdución
Na transmisión sen fíos, o transmisor (Tx) e o receptor (Rx) están separados por unha distancia e illados eléctricamente. Aínda que tanto Tx como Rx están sintonizados coa mesma frecuencia, hai unha compensación de frecuencia entre as frecuencias portadoras debido á diferenza de ppm entre os osciladores usados en Tx e Rx. A compensación de frecuencia compénsase empregando os métodos de sincronización asistidos por datos ou non (a cego).
Un bucle de Costas é un método baseado en PLL non asistido por datos para a compensación de compensación de frecuencia portadora. A aplicación principal dos bucles de Costas está nos receptores sen fíos. Ao usar isto, a compensación de frecuencia entre Tx e Rx compénsase sen a axuda de tons piloto ou símbolos. O bucle de Costas está implementado para as modulacións BPSK e QPSK cun cambio no bloque de cálculo de erros. Empregar un bucle de Costas para a sincronización de fase ou frecuencia pode producir ambigüidade de fase, que debe ser corrixida mediante técnicas como a codificación diferencial.
Resumo
A seguinte táboa ofrece un resumo das características do Bucle de Costas.
Táboa 1. Características do Bucle de Costas
| Versión básica | Este documento aplícase a Costas Loop v1.0. |
| Familias de dispositivos compatibles |
|
| Soportado Ferramenta Fluxo | Require Libero® SoC v12.0 ou versións posteriores. |
| Licenzas | Costas Loop IP clear RTL ten licenza bloqueada e o RTL cifrado está dispoñible gratuitamente con calquera licenza Libero. RTL cifrado: Ofrécese un código RTL cifrado completo para o núcleo, o que permite que o núcleo sexa instanciado con Smart Design. A simulación, a síntese e o deseño pódense realizar co software Libero. Borrar RTL: O código fonte RTL completo ofrécese para o núcleo e os bancos de proba. |
Características
Costas Loop ten as seguintes características principais:
- Admite modulacións BPSK e QPSK
- Parámetros de bucle axustables para un amplo rango de frecuencias
Implementación de IP Core en Libero® Design Suite
O núcleo IP debe estar instalado no Catálogo de IP do software Libero SoC. Isto instálase automaticamente a través da IP
A función de actualización do catálogo no software Libero SoC ou o núcleo IP descárgase manualmente do catálogo. Unha vez
o núcleo IP instálase no Catálogo IP do software Libero SoC, o núcleo confírmase, xérase e instálase dentro da ferramenta Smart Design para a súa inclusión na lista de proxectos de Libero.
Utilización e rendemento do dispositivo
As seguintes táboas enumeran o uso do dispositivo utilizado para Costas Loop.
Táboa 2. Utilización do bucle de Costas para QPSK
| Detalles do dispositivo | Recursos | Rendemento (MHz) | memorias RAM | Bloques matemáticos | Chip Globals | |||
| Familia | Dispositivo | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Táboa 3. Utilización do bucle de Costas para BPSK
| Detalles do dispositivo | Recursos | Rendemento (MHz) | memorias RAM | Bloques matemáticos | Chip Globals | |||
| Familia | Dispositivo | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| SoC PolarFire® | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Lume polar | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Importante:
- Os datos desta táboa son capturados mediante a configuración típica de síntese e deseño. A fonte do reloxo de referencia do CDR estableceuse como Dedicado sen cambios doutros valores do configurador.
- O reloxo está restrinxido a 200 MHz mentres se executa a análise de tempo para acadar os números de rendemento.
Descrición funcional
Nesta sección descríbense os detalles de implementación do Bucle de Costas.
A seguinte figura mostra o diagrama de bloques a nivel de sistema do Bucle de Costas.
Figura 1-1. Diagrama de bloques a nivel de sistema de Costas Loop
A latencia entre a entrada e a saída do top de Costas é de 11 ciclos de reloxo. A latencia THETA_OUT é de 10 horas
ciclos. Kp (constante de proporcionalidade), Ki (constante integral), factor Theta e factor LIMIT deben fixarse segundo o ambiente de ruído e a compensación de frecuencia que se introduza. O bucle de Costas leva algún tempo en bloquearse, como na operación PLL. Algúns paquetes poden perderse durante o tempo de bloqueo inicial do bucle de Costas.
Arquitectura
A implantación do Bucle de Costas require dos seguintes catro bloques:
- Filtro de bucle (controlador PI nesta implementación)
- Xerador Theta
- Cálculo de erros
- Rotación vectorial
Figura 1-2. Diagrama de bloques de bucle de Costas
O erro para un esquema de modulación específico calcúlase en función dos valores I e Q rotados usando o Módulo de Rotación Vectorial. O controlador PI calcula a frecuencia baseándose no erro, a ganancia proporcional Kp e a ganancia integral Ki. A compensación de frecuencia máxima establécese como un valor límite para a saída de frecuencia do controlador PI. O módulo Theta Generator xera o ángulo por integración. A entrada do factor theta determina a pendente de integración e depende.
no sampreloxo ling. O ángulo xerado polo xerador Theta úsase para xirar os valores de entrada I e Q. A función de erro é específica dun tipo de modulación. Como o controlador PI se implementa en formato de punto fixo, a escala realízase nas saídas proporcionais e integrais do controlador PI.
Do mesmo xeito, o escalado está implementado para a integración theta.
Parámetros básicos de IP e sinais de interface
Esta sección trata os parámetros do configurador GUI de Costas Loop e os sinais de E/S.
Configuración de configuración
A seguinte táboa recolle a descrición dos parámetros de configuración empregados na implementación de hardware de Costas Loop. Estes son parámetros xenéricos varían segundo o requisito da aplicación.
Táboa 2-1. Parámetro de configuración
| Nome do sinal | Descrición |
| Tipo de modulación | BPSK ou QPSK |
Sinais de entrada e saída
A seguinte táboa enumera os portos de entrada e saída de Costas Loop.
Táboa 2-2. Sinais de entrada e saída
| Nome do sinal | Dirección | Tipo de sinal | Anchura | Descrición |
| CLK_I | Entrada | — | 1 | Sinal de reloxo |
| ARST_N_IN | Entrada | — | 1 | Sinal de reinicio asíncrono baixo activo |
| I_DATA_IN | Entrada | Asinado | 16 | En fase / Entrada de datos reais |
| Q_DATA_IN | Entrada | Asinado | 16 | Entrada de datos en cuadratura/imaxinario |
| KP_IN | Entrada | Asinado | 18 | Constante de proporcionalidade do controlador PI |
| KI_IN | Entrada | Asinado | 18 | Constante integral do controlador PI |
| LIMIT_IN | Entrada | Asinado | 18 | Límite para o controlador PI |
| THETA_FACTOR_IN | Entrada | Asinado | 18 | Factor theta para a integración theta. |
| I_DATA_OUT | Saída | Asinado | 16 | En fase / Saída de datos reais |
| Q_DATA_OUT | Saída | Asinado | 16 | Saída de datos en cuadratura/imaxinario |
| THETA_OUT | Saída | Asinado | 10 | Índice Theta calculado (0-1023) para a verificación |
| PI_OUT | Saída | Asinado | 18 | Saída PI |
Diagramas de temporización
Esta sección discute o diagrama de tempo de Costas Loop.
A seguinte figura mostra o cronograma de Costas Loop.
Figura 3-1. Diagrama de temporización do bucle de Costas
Banco de probas
Un banco de probas unificado úsase para verificar e probar Costas Loop chamado banco de probas de usuario. Dispónse dun banco de probas para comprobar a funcionalidade do IP Loop de Costas.
Filas de simulación
Para simular o núcleo usando o banco de probas, siga os seguintes pasos:
- Abre a aplicación Libero SoC, fai clic na pestana Catálogo, expande Solucións sen fíos, fai dobre clic en COSTAS LOOP e, a continuación, fai clic en Aceptar. A documentación asociada á IP está listada en Documentacións.
Importante: Se non ves a pestana Catálogo, vai a View > Menú Windows e prema en Catálogo para facelo visible.
Figura 4-1. Costas Loop IP Core no catálogo de SoC Libero
- Configura a IP segundo o teu requirimento.
Figura 4-2. GUI do configurador
Promove todos os sinais ao nivel superior e xera o deseño - Na pestana Xerarquía de estímulo, faga clic en Crear xerarquía.
Figura 4-3. Construír xerarquía
- Na pestana Xerarquía de estímulos, faga clic co botón dereito no banco de probas (equipo de bucle Costas), seleccione Simular deseño actual e, a continuación, faga clic en Abrir interactivamente
Figura 4-4. Simulación do deseño de presíntese
ModelSim ábrese co banco de probas file, como se mostra na seguinte figura.
Figura 4-5. Ventá de simulación ModelSim
Importante: Se a simulación se interrompe debido ao límite de tempo de execución especificado no .do file, use o comando run -all para completar a simulación
Historial de revisións
O historial de revisións describe os cambios que se implementaron no documento. Os cambios están listados por revisión, comezando pola publicación máis recente.
Táboa 5-1. Historial de revisións
| Revisión | Data | Descrición |
| A | 03/2023 | Lanzamento inicial |
Soporte de microchip FPGA
O grupo de produtos Microchip FPGA apoia os seus produtos con varios servizos de soporte, incluíndo o servizo de atención ao cliente,
Centro de Atención al Cliente, a websitio e oficinas de vendas en todo o mundo. Recoméndase aos clientes que visiten
Microchip recursos en liña antes de contactar co soporte xa que é moi probable que as súas consultas xa estivesen
respondeu.
Contacte con el Centro de Soporte Técnico a través de websitio en www.microchip.com/support. Menciona o dispositivo FPGA
Número de peza, seleccione a categoría de caso adecuada e cargue o deseño files ao crear un caso de soporte técnico.
Póñase en contacto co servizo de atención ao cliente para obter asistencia técnica sobre o produto, como prezos dos produtos, actualizacións de produtos ou actualizacións
información, estado do pedido e autorización.
- Desde América do Norte, chame 800.262.1060
- Do resto do mundo, chama 650.318.4460
- Fax, desde calquera parte do mundo, 650.318.8044
Información do microchip
O Microchip Websitio
Microchip ofrece soporte en liña a través do noso websitio en www.microchip.com/. Isto websitio úsase para facer files e
información facilmente dispoñible para os clientes. Algúns dos contidos dispoñibles inclúen:
- Apoio ao produto - Fichas técnicas e erratas, notas de aplicación e sample programas, recursos de deseño, guías de usuario e documentos de soporte de hardware, últimas versións de software e software arquivado
- Soporte técnico xeral - Preguntas frecuentes (FAQ), solicitudes de soporte técnico, grupos de discusión en liña, lista de membros do programa de socios de deseño de Microchip
- Negocio de Microchip - Selector de produtos e guías de pedidos, últimos comunicados de prensa de Microchip, listado de seminarios e eventos, listados de oficinas de vendas, distribuidores e representantes de fábrica de Microchip
Servizo de notificación de cambios de produto
O servizo de notificación de cambios de produtos de Microchip axuda a manter os clientes ao día dos produtos de Microchip. Os subscritores recibirán unha notificación por correo electrónico sempre que haxa cambios, actualizacións, revisións ou erratas relacionadas cunha familia de produtos especificada ou ferramenta de desenvolvemento de interese.
Para rexistrarte, vai a www.microchip.com/pcn e siga as instrucións de rexistro.
Atención ao cliente
Os usuarios de produtos Microchip poden recibir asistencia a través de varias canles:
- Distribuidor ou Representante
- Oficina local de vendas
- Enxeñeiro de solucións integradas (ESE)
- Soporte técnico
Os clientes deben contactar co seu distribuidor, representante ou ESE para obter asistencia. As oficinas de vendas locais tamén están dispoñibles para axudar aos clientes. Neste documento inclúese unha lista de oficinas de vendas e locais.
O soporte técnico está dispoñible a través de websitio en: www.microchip.com/support
Función de protección de código de dispositivos de microchip
Teña en conta os seguintes detalles da función de protección de código nos produtos Microchip:
- Os produtos de microchip cumpren as especificacións contidas na súa ficha de datos de microchip.
- Microchip considera que a súa familia de produtos é segura cando se usa da forma prevista, dentro das especificacións de funcionamento e en condicións normais.
- Microchip valora e protexe agresivamente os seus dereitos de propiedade intelectual. Os intentos de incumprir as funcións de protección do código do produto Microchip están estrictamente prohibidos e poden infrinxir a Digital Millennium Copyright Act.
- Nin Microchip nin ningún outro fabricante de semicondutores poden garantir a seguridade do seu código. A protección do código non significa que esteamos garantindo que o produto sexa "irrompible". A protección do código está en constante evolución. Microchip comprométese a mellorar continuamente as funcións de protección do código dos nosos produtos
Aviso Legal
Esta publicación e a súa información só poden usarse con produtos Microchip, incluíndo para deseñar, probar,
e integre produtos Microchip coa súa aplicación. O uso desta información de calquera outra forma viola estes
termos. A información relativa ás aplicacións do dispositivo ofrécese só para a súa comodidade e pode ser substituída
por actualizacións. É a súa responsabilidade asegurarse de que a súa aplicación cumpre coas súas especificacións. Contacta co teu
oficina local de vendas de Microchip para obter asistencia adicional ou, obtén soporte adicional en www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
ESTA INFORMACIÓN ESTÁ PROPORCIONADA POR MICROCHIP "TAL CUAL". MICROCHIP NON OFRECE REPRESENTACIÓNS OU GARANTÍAS DE NINGÚN TIPO, XA EXPRESA OU IMPLÍCITA, ESCRITA OU ORAL, LEGAL OU DE OUTRO MODO, RELACIONADA COA INFORMACIÓN, INCLUÍENDO PERO NON LIMITADO A NINGÚN TIPO DE GARANTÍAS IMPLÍCITAS DE NON INFRACCIÓN, COMERCIABILIDADE, COMERCIABILIDADE E COMERCIALIZACIÓN. GARANTÍAS RELACIONADAS CO SEU ESTADO, CALIDADE OU RENDEMENTO.
EN NINGÚN CASO MICROCHIP SERÁ RESPONSABLE DE NINGÚN TIPO DE PERDA, DANO, CUSTO OU GASTO INDIRECTO, ESPECIAL, PUNITIVO, INCIDENTAL OU CONSECUENCIAL DE NINGÚN TIPO RELACIONADO COA INFORMACIÓN OU O SEU USO, AÍNDA QUE SE SEXA O CAUSADO QUE SEXA O SEU ADVERTENCIA. POSIBILIDADE OU OS DANOS SON PREVISIBLES. NA MÁXIMA MEDIDA PERMITIDA POLA LEI, A RESPONSABILIDADE TOTAL DE MICROCHIP SOBRE TODAS LAS RECLAMACIONS DE CALQUERA FORMA RELACIONADAS COA INFORMACIÓN OU O SEU USO NON SUPERARÁ O IMPORTE DAS TAXAS, SE HOXE, QUE TIÑAS PAGADA DIRECTAMENTE A MICROCHIP POLA INFORMACIÓN.
O uso de dispositivos Microchip en aplicacións de soporte vital e/ou de seguridade corre totalmente a risco do comprador, e o comprador comprométese a defender, indemnizar e eximir a Microchip de calquera e todos os danos, reclamacións, demandas ou gastos derivados de tal uso. Non se transmite ningunha licenza, implícita ou doutra forma, baixo ningún dereito de propiedade intelectual de Microchip a menos que se indique o contrario.
Sistema de Xestión da Calidade
Para obter información sobre os sistemas de xestión da calidade de Microchip, visite www.microchip.com/quality.
Vendas e servizo no mundo
| AMÉRICAS | ASIA/PACÍFICO | ASIA/PACÍFICO | EUROPA |
| Oficina Corporativa2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199Tel.: 480-792-7200Fax: 480-792-7277Soporte técnico: www.microchip.com/support Web Enderezo: www.microchip.com Atlanta Duluth, GA Tel: 678-957-9614Fax: 678-957-1455Austin, TX Tel: 512-257-3370Boston Westborough, MA Tel: 774-760-0087Fax: 774-760-0088ChicagoItasca, IL Tel: 630-285-0071Fax: 630-285-0075DallasAddison, TX Tel: 972-818-7423Fax: 972-818-2924DetroitNovi, MI Teléfono: 248-848-4000Houston, TX Tel: 281-894-5983Indianápolis Noblesville, IN Tel: 317-773-8323Fax: 317-773-5453Tel: 317-536-2380Os Ánxeles 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 Teléfono: 408-735-9110 408-436-4270Canadá - Toronto Teléfono: 905-695-1980Fax: 905-695-2078 | Australia - Sidney Teléfono: 61-2-9868-6733China - Pequín Teléfono: 86-10-8569-7000China - Chengdu Teléfono: 86-28-8665-5511China - Chongqing Teléfono: 86-23-8980-9588China - Dongguan Teléfono: 86-769-8702-9880China - Guangzhou Teléfono: 86-20-8755-8029China - Hangzhou Teléfono: 86-571-8792-8115China - Hong Kong RAE Teléfono: 852-2943-5100China - Nanjing Teléfono: 86-25-8473-2460China - Qingdao Teléfono: 86-532-8502-7355China - Shanghai Teléfono: 86-21-3326-8000China - Shenyang Teléfono: 86-24-2334-2829China - Shenzhen Teléfono: 86-755-8864-2200China - Suzhou Teléfono: 86-186-6233-1526China - Wuhan Teléfono: 86-27-5980-5300China - Xian Teléfono: 86-29-8833-7252China - Xiamen Teléfono: 86-592-2388138China - Zhuhai Teléfono: 86-756-3210040 | India - Bangalore Teléfono: 91-80-3090-4444India - Nova Deli Teléfono: 91-11-4160-8631India - Pune Teléfono: 91-20-4121-0141Xapón - Osaka Teléfono: 81-6-6152-7160Xapón - Tokio Teléfono: 81-3-6880- 3770Corea - Daegu Teléfono: 82-53-744-4301Corea - Seúl Teléfono: 82-2-554-7200Malaisia – Kuala Lumpur Teléfono: 60-3-7651-7906Malaisia - Penang Teléfono: 60-4-227-8870Filipinas - Manila Teléfono: 63-2-634-9065SingapurTeléfono: 65-6334-8870Taiwán – Hsin Chu Teléfono: 886-3-577-8366Taiwán – Kaohsiung Teléfono: 886-7-213-7830Taiwán -Taipei Teléfono: 886-2-2508-8600Tailandia - Bangkok Teléfono: 66-2-694-1351Vietnam - Ho Chi Minh Teléfono: 84-28-5448-2100 | Austria - Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Dinamarca - Copenhague Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finlandia – Espoo Teléfono: 358-9-4520-820Francia - París Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Alemaña - Garching Teléfono: 49-8931-9700Alemaña - Haan Teléfono: 49-2129-3766400Alemaña - Heilbronn Teléfono: 49-7131-72400Alemaña - Karlsruhe Teléfono: 49-721-625370Alemaña - Múnic Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Alemaña - Rosenheim Teléfono: 49-8031-354-560Israel - Ra'anana Teléfono: 972-9-744-7705Italia - Milán Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Italia - Padua Teléfono: 39-049-7625286Países Baixos - Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Noruega - Trondheim Teléfono: 47-72884388Polonia - Varsovia Teléfono: 48-22-3325737Romanía - Bucarest Tel: 40-21-407-87-50España – Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Suecia - Gotemburgo Tel: 46-31-704-60-40Suecia - Estocolmo Teléfono: 46-8-5090-4654Reino Unido - Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Documentos/Recursos
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdfGuía do usuario Costas Loop Management, Loop Management, Management |