MICROCHIP Costas 루프 관리 사용자 가이드

무선 전송에서는 송신기(Tx)와 수신기(Rx)가 일정 거리만큼 분리되어 전기적으로 절연되어 있습니다. Tx와 Rx가 모두 동일한 주파수로 동조되더라도 Tx와 Rx에 사용되는 발진기의 ppm 차이로 인해 반송파 주파수 간에 주파수 오프셋이 발생합니다. 주파수 오프셋은 데이터 지원 또는 비데이터 지원(블라인드) 동기화 방법을 사용하여 보상됩니다.

Costas 루프는 반송파 주파수 오프셋 보상을 위한 비데이터 지원 PLL 기반 방법입니다. Costas 루프의 주요 응용 분야는 무선 수신기입니다. 이를 사용하면 파일럿 톤이나 기호의 도움 없이 Tx와 Rx 사이의 주파수 오프셋이 보상됩니다. Costas 루프는 오류 계산 블록을 변경하여 BPSK 및 QPSK 변조에 대해 구현됩니다. 위상 또는 주파수 동기화를 위해 Costas 루프를 사용하면 위상 모호성이 발생할 수 있으며 이는 차등 인코딩과 같은 기술을 통해 수정되어야 합니다.

요약

다음 표는 Costas Loop 특성을 요약한 것입니다.

표 1. 코스타스 루프 특성

코어 버전	이 문서는 Costas Loop v1.0에 적용됩니다.
지원되는 장치 제품군	Polar Fire® SoC 극지방의 불
지원됨 도구 흐름	Libero® SoC v12.0 이상 릴리스가 필요합니다.
라이센스	Costas Loop IP 클리어 RTL은 라이센스가 잠겨 있으며 암호화된 RTL은 모든 Libero 라이센스에서 무료로 사용할 수 있습니다. 암호화된 RTL: 코어에 대해 완전한 암호화된 RTL 코드가 제공되므로 스마트 디자인으로 코어를 인스턴스화할 수 있습니다. Libero 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션, 합성 및 레이아웃을 수행할 수 있습니다. RTL 지우기: 코어 및 테스트 벤치에 대한 완전한 RTL 소스 코드가 제공됩니다.

특징

Costas Loop에는 다음과 같은 주요 기능이 있습니다.

BPSK 및 QPSK 변조 지원

넓은 주파수 범위에 대한 조정 가능한 루프 매개변수

Libero® Design Suite에서 IP 코어 구현
IP 코어는 Libero SoC 소프트웨어의 IP 카탈로그에 설치되어야 합니다. IP를 통해 자동으로 설치됩니다.
Libero SoC 소프트웨어의 카탈로그 업데이트 기능 또는 IP 코어가 카탈로그에서 수동으로 다운로드됩니다. 한 번
IP 코어는 Libero SoC 소프트웨어 IP 카탈로그에 설치되며, 코어는 Libero 프로젝트 목록에 포함하기 위해 스마트 디자인 도구 내에서 구성, 생성 및 인스턴스화됩니다.

장치 활용도 및 성능

다음 표에는 Costas Loop에 사용되는 장치 활용도가 나열되어 있습니다.

표 2. QPSK에 대한 Costas 루프 활용

장치 세부 정보		자원		성능(MHz)	램		수학 블록	칩 전역
가족	장치	LUTs	디에프에프	성능(MHz)	LSRAM	μSRAM	수학 블록	칩 전역
PolarFire® SoC	MPFS250T	1256	197	200	0	0	6	0
폴라파이어	MPF300T	1256	197	200	0	0	6	0

표 3. BPSK에 대한 Costas 루프 활용

장치 세부 정보		자원		성능(MHz)	램		수학 블록	칩 전역
가족	장치	LUTs	디에프에프	성능(MHz)	LSRAM	μSRAM	수학 블록	칩 전역
PolarFire® SoC	MPFS250T	1202	160	200	0	0	7	0
극지방의 불	MPF300T	1202	160	200	0	0	7	0

중요한:

이 표의 데이터는 일반적인 합성 및 레이아웃 설정을 사용하여 캡처됩니다. CDR 참조 클록 소스는 다른 구성자 값이 변경되지 않은 상태로 전용으로 설정되었습니다.
성능 수치를 달성하기 위해 타이밍 분석을 실행하는 동안 클록은 200MHz로 제한됩니다.

기능 설명

이 섹션에서는 Costas 루프의 구현 세부 사항을 설명합니다.

다음 그림은 Costas Loop의 시스템 레벨 블록 다이어그램을 보여줍니다.

그림 1-1. Costas Loop의 시스템 레벨 블록 다이어그램

Costas 상단의 입력과 출력 사이의 대기 시간은 11클럭 주기입니다. THETA_OUT 대기 시간은 10클럭입니다.
사이클. Kp(비례상수), Ki(적분상수), Theta 인자, LIMIT 인자는 잡음 환경과 도입되는 주파수 오프셋에 따라 고정되어야 합니다. Costas 루프는 PLL 작업처럼 잠그는 데 약간의 시간이 걸립니다. Costas 루프의 초기 잠금 시간 동안 일부 패킷이 손실될 수 있습니다.

건축학

Costas Loop를 구현하려면 다음 네 가지 블록이 필요합니다.

루프 필터(이 구현에서는 PI 컨트롤러)
세타 생성기

오류 계산
벡터 회전

그림 1-2. Costas 루프 블록 선도

특정 변조 방식에 대한 오류는 벡터 회전 모듈을 사용하여 회전된 I 및 Q 값을 기반으로 계산됩니다. PI 컨트롤러는 오류, 비례 이득 Kp 및 적분 이득 Ki를 기반으로 주파수를 계산합니다. 최대 주파수 오프셋은 PI 컨트롤러의 주파수 출력에 대한 제한 값으로 설정됩니다. Theta Generator 모듈은 통합을 통해 각도를 생성합니다. 세타 인자 입력은 적분의 기울기를 결정하고 이에 따라 달라집니다.

s에amp링 시계. Theta Generator에서 생성된 각도는 I 및 Q 입력 값을 회전하는 데 사용됩니다. 오류 함수는 변조 유형에 따라 다릅니다. PI 제어기는 고정 소수점 형식으로 구현되므로 PI 제어기의 비례 및 적분 출력에 대해 스케일링이 수행됩니다.

마찬가지로 세타 통합을 위해 스케일링이 구현됩니다.

IP 코어 매개변수 및 인터페이스 신호

이 섹션에서는 Costas Loop GUI 구성기 및 I/O 신호의 매개변수에 대해 설명합니다.

구성 설정

다음 표에는 Costas Loop의 하드웨어 구현에 사용되는 구성 매개변수에 대한 설명이 나열되어 있습니다. 이는 애플리케이션의 요구 사항에 따라 달라지는 일반 매개변수입니다.
표 2-1. 구성 매개변수

신호 이름	설명
변조 유형	BPSK 또는 QPSK

입력 및 출력 신호
다음 표에는 Costas Loop의 입력 및 출력 포트가 나열되어 있습니다.
표 2-2. 입력 및 출력 신호

신호 이름	방향	신호 유형	너비	설명
CLK_I	입력	—	1	시계 신호
ARST_N_IN	입력	—	1	액티브 로우 비동기 리셋 신호
I_DATA_IN	입력	서명됨	16	동상/실제 데이터 입력
Q_DATA_IN	입력	서명됨	16	구적/허수 데이터 입력
KP_IN	입력	서명됨	18	PI 컨트롤러의 비례 상수
KI_IN	입력	서명됨	18	PI 컨트롤러의 적분 상수
LIMIT_IN	입력	서명됨	18	PI 컨트롤러에 대한 제한
THETA_FACTOR_IN	입력	서명됨	18	세타 통합을 위한 세타 인자입니다.
I_DATA_OUT	산출	서명됨	16	동상/실제 데이터 출력
Q_DATA_OUT	산출	서명됨	16	구적/허수 데이터 출력
THETA_OUT	산출	서명됨	10	검증을 위해 계산된 Theta 지수(0-1023)
PI_OUT	산출	서명됨	18	PI 출력

타이밍 다이어그램

이 섹션에서는 Costas 루프 타이밍 다이어그램에 대해 설명합니다.
다음 그림은 Costas Loop의 타이밍 다이어그램을 보여줍니다.
그림 3-1. Costas 루프 타이밍 다이어그램

테스트벤치

통합 테스트벤치는 사용자 테스트벤치라고 불리는 Costas Loop를 검증하고 테스트하는 데 사용됩니다. Costas Loop IP의 기능성을 확인하기 위한 테스트벤치를 제공합니다.

시뮬레이션 행

테스트벤치를 사용하여 코어를 시뮬레이션하려면 다음 단계를 수행하십시오.

Libero SoC 애플리케이션을 열고 카탈로그 탭을 클릭한 후 Solutions-Wireless를 확장하고 COSTAS LOOP를 두 번 클릭한 다음 확인을 클릭합니다. IP와 관련된 문서는 문서 아래에 나열됩니다.
중요한: 카탈로그 탭이 표시되지 않으면 다음으로 이동하세요. View > Windows 메뉴에서 카탈로그를 클릭하여 표시합니다.
그림 4-1. Libero SoC 카탈로그의 Costas 루프 IP 코어
요구 사항에 따라 IP를 구성합니다.
그림 4-2. 구성기 GUI

모든 신호를 최상위 수준으로 승격하고 설계 생성
자극 계층 구조 탭에서 계층 구조 구축을 클릭합니다.
그림 4-3. 계층 구조 구축
Stimulus Hierarchy 탭에서 테스트벤치(Costas loop bevy)를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 현재 디자인 시뮬레이션을 가리킨 다음 대화형으로 열기를 클릭합니다.
그림 4-4. 합성 전 설계 시뮬레이션

ModelSim이 테스트 벤치와 함께 열립니다. file, 다음 그림과 같이.
그림 4-5. ModelSim 시뮬레이션 창

중요한: .do에 지정된 런타임 제한으로 인해 시뮬레이션이 중단된 경우 file, run -all 명령을 사용하여 시뮬레이션을 완료합니다.

개정 내역

개정 내역은 문서에서 구현된 변경 사항을 설명합니다. 변경 사항은 최신 출판물부터 시작하여 개정별로 나열됩니다.
표 5-1. 개정 내역

개정	날짜	설명
A	03/2023	최초 릴리스

마이크로칩 FPGA 지원

Microchip FPGA 제품 그룹은 고객 서비스,
고객기술지원센터 web사이트 및 전세계 판매 사무소. 고객은 방문하는 것이 좋습니다
문의사항이 이미 접수되었을 가능성이 높으므로 지원팀에 문의하기 전에 Microchip 온라인 리소스를 참조하세요.
대답했다.

를 통해 기술 지원 센터에 문의하십시오. web사이트에서 www.microchip.com/support. FPGA 장치 언급
부품 번호, 적절한 케이스 카테고리 선택 및 디자인 업로드 files 기술 지원 사례를 만드는 동안.

제품 가격, 제품 업그레이드, 업데이트 등 비기술적인 제품 지원에 대해서는 고객 서비스에 문의하세요.
정보, 주문 상태 및 승인.

북미에서 전화 800.262.1060
나머지 세계에서 전화 650.318.4460
전 세계 어디에서나 팩스, 650.318.8044

마이크로칩 정보

마이크로칩 Web대지

Microchip은 다음을 통해 온라인 지원을 제공합니다. web사이트에서 www.microchip.com/. 이것 web사이트는 만드는 데 사용됩니다 files와
고객이 쉽게 정보를 얻을 수 있습니다. 사용 가능한 일부 콘텐츠는 다음과 같습니다.

제품 지원 – 데이터 시트 및 정오표, 애플리케이션 노트 및 sample 프로그램, 디자인 리소스, 사용자 가이드 및 하드웨어 지원 문서, 최신 소프트웨어 릴리스 및 보관된 소프트웨어
일반 기술 지원 – 자주 묻는 질문(FAQ), 기술 지원 요청, 온라인 토론 그룹, Microchip 설계 파트너 프로그램 회원 목록
마이크로칩의 사업 – 제품 선택 및 주문 가이드, 최신 Microchip 보도 자료, 세미나 및 이벤트 목록, Microchip 영업 사무소 목록, 유통업체 및 공장 대표

상품 변경 알림 서비스

Microchip의 제품 변경 알림 서비스는 고객에게 Microchip 제품에 대한 최신 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다. 구독자는 관심 있는 특정 제품군 또는 개발 도구와 관련된 변경, 업데이트, 수정 또는 정오표가 있을 때마다 이메일 알림을 받게 됩니다.

등록하려면 다음으로 이동하세요. www.microchip.com/pcn을 방문하고 등록 지침을 따르세요.

고객 지원

Microchip 제품 사용자는 다음과 같은 다양한 채널을 통해 지원을 받을 수 있습니다.

유통업체 또는 대표자

현지 영업 사무소
임베디드 솔루션 엔지니어(ESE)
기술 지원

고객은 지원을 위해 유통업체, 담당자 또는 ESE에 문의해야 합니다. 지역 영업 사무소도 고객을 도울 수 있습니다. 이 문서에는 영업 사무소 및 위치 목록이 포함되어 있습니다.

기술 지원은 다음을 통해 제공됩니다. web사이트 위치: www.microchip.com/support

Microchip Devices 코드 보호 기능

Microchip 제품의 코드 보호 기능에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

마이크로칩 제품은 해당 마이크로칩 데이터 시트에 포함된 사양을 충족합니다.
Microchip은 자사 제품군이 의도된 방식으로, 작동 사양 내에서, 정상적인 조건에서 사용될 경우 안전하다고 믿습니다.

Microchip이나 다른 반도체 제조업체는 코드의 보안을 보장할 수 없습니다. 코드 보호는 제품이 "깨지지 않음"을 보장한다는 것을 의미하지 않습니다. 코드 보호는 지속적으로 발전하고 있습니다. Microchip은 제품의 코드 보호 기능을 지속적으로 개선하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

법적 고지

본 출판물과 여기에 포함된 정보는 설계, 테스트,
Microchip 제품을 귀하의 애플리케이션과 통합할 수 있습니다. 이 정보를 다른 방식으로 사용하는 것은 다음 사항을 위반하는 것입니다.
자귀. 기기 애플리케이션 관련 정보는 귀하의 편의를 위해서만 제공되며 대체될 수 있습니다.
업데이트로. 귀하의 애플리케이션이 귀하의 사양을 충족하는지 확인하는 것은 귀하의 책임입니다. 귀하에게 연락하십시오
추가 지원이 필요한 경우 현지 Microchip 영업 사무소를 방문하거나 다음에서 추가 지원을 받으십시오. www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.

이 정보는 MICROCHIP에서 "있는 그대로" 제공합니다. MICROCHIP은 비침해, 상품성 및 특정 목적에의 적합성에 대한 묵시적 보증을 포함하되 이에 국한되지 않는 정보와 관련하여 명시적이든 묵시적이든, 서면이든 구두이든, 법률적이든 기타이든 어떠한 종류의 진술이나 보증도 하지 않습니다. 또는 그 상태, 품질 또는 성능과 관련된 보증도 하지 않습니다.

어떠한 경우에도 MICROCHIP은 정보 또는 그 사용과 관련된 간접적, 특수적, 징벌적, 우발적 또는 결과적 손실, 피해, 비용 또는 경비에 대해 어떠한 원인으로 발생하든, MICROCHIP이 가능성을 통보받았거나 피해가 예측 가능한 경우에도 책임을 지지 않습니다. 법률에서 허용하는 최대 범위 내에서 정보 또는 그 사용과 관련된 모든 청구에 대한 MICROCHIP의 총 책임은 귀하가 정보에 대해 MICROCHIP에 직접 지불한 수수료 금액을 초과하지 않습니다(있는 경우).

생명 유지 및/또는 안전 애플리케이션에서 Microchip 장치를 사용하는 것은 전적으로 구매자의 위험이며, 구매자는 그러한 사용으로 인해 발생하는 모든 손해, 청구, 소송 또는 비용으로부터 Microchip을 방어, 보상하고 무해하게 보호하는 데 동의합니다. 달리 명시되지 않는 한, Microchip 지적 재산권에 따라 묵시적 또는 기타 방식으로 라이선스가 양도되지 않습니다.

품질 경영 시스템

Microchip의 품질 관리 시스템에 대한 정보는 다음을 방문하십시오. www.microchip.com/quality.

전세계 판매 및 서비스

아메리카	아시아/태평양	아시아/태평양	유럽
회사 사무실2355 웨스트 챈들러 대로 Chandler, AZ 85224-6199전화: 480-792-7200팩스: 480-792-7277기술 지원: www.microchip.com/support Web 주소: www.마이크로칩닷컴 애틀랜타 덜루스, 조지아 전화: 678-957-9614팩스: 678-957-1455오스틴, 텍사스 전화: 512-257-3370보스턴 매사추세츠주 웨스트버러 전화: 774-760-0087팩스: 774-760-0088시카고일리노이주 이타스카 전화: 630-285-0071팩스: 630-285-0075달라스애디슨, 텍사스 전화: 972-818-7423팩스: 972-818-2924디트로이트미시간주 노비 전화: 248-848-4000휴스턴, 텍사스 전화: 281-894-5983인디애나폴리스 Noblesville, IN 전화: 317-773-8323팩스: 317-773-5453전화: 317-536-2380로스엔젤레스 Mission Viejo, CA 전화: 949-462-9523팩스: 949-462-9608전화: 951-273-7800롤리, 노스캐롤라이나 전화: 919-844-7510뉴욕, 뉴욕 전화: 631-435-6000샌호세, 캘리포니아 전화: 408-735-9110전화: 408-436-4270캐나다 - 토론토 전화: 905-695-1980팩스: 905-695-2078	호주 - 시드니 전화: 61-2-9868-6733중국 – 베이징 전화: 86-10-8569-7000중국 – 청두 전화: 86-28-8665-5511중국 - 충칭 전화: 86-23-8980-9588중국 – 둥관 전화: 86-769-8702-9880중국 – 광저우 전화: 86-20-8755-8029중국 - 항저우 전화: 86-571-8792-8115중국 – 홍콩 특별행정구 전화: 852-2943-5100중국 – 난징 전화: 86-25-8473-2460중국 - 칭다오 전화: 86-532-8502-7355중국 – 상하이 전화: 86-21-3326-8000중국 - 선양 전화: 86-24-2334-2829중국 – 선전 전화: 86-755-8864-2200중국 – 쑤저우 전화: 86-186-6233-1526중국 – 우한 전화: 86-27-5980-5300중국 – 시안 전화: 86-29-8833-7252중국 – 샤먼 전화: 86-592-2388138중국 - 주하이 전화: 86-756-3210040	인도 - 방갈로르 전화: 91-80-3090-4444인도 – 뉴델리 전화: 91-11-4160-8631인도 - 푸네 전화: 91-20-4121-0141일본 – 오사카 전화: 81-6-6152-7160일본 – 도쿄 전화: 81-3-6880-3770한국 – 대구 전화: 82-53-744-4301한국 – 서울 전화: 82-2-554-7200말레이시아 – 쿠알라 룸푸르 전화: 60-3-7651-7906말레이시아 - 페낭 전화: 60-4-227-8870필리핀 – 마닐라 전화: 63-2-634-9065싱가포르전화: 65-6334-8870대만 – 신주 전화: 886-3-577-8366대만 – 가오슝 전화: 886-7-213-7830대만 – 타이페이 전화: 886-2-2508-8600태국 – 방콕 전화: 66-2-694-1351베트남 – 호치민 전화: 84-28-5448-2100	오스트리아 - 벨스 Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393덴마크 - 코펜하겐 Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829핀란드 – 에스포 전화: 358-9-4520-820프랑스 - 파리 Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79독일 - 가르힝 전화: 49-8931-9700독일 – 한 전화: 49-2129-3766400독일 - 하일브론 전화: 49-7131-72400독일 - 카를스루에 전화: 49-721-625370독일 - 뮌헨 Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44독일 – 로젠하임 전화: 49-8031-354-560이스라엘 – 라아나나 전화: 972-9-744-7705이탈리아 – 밀라노 Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781이탈리아 – 파도바 전화: 39-049-7625286네덜란드 - 드루넨 Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340노르웨이 - 트론헤임 전화: 47-72884388폴란드 - 바르샤바 전화: 48-22-3325737루마니아 - 부쿠레슈티 Tel: 40-21-407-87-50스페인 – 마드리드 Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91스웨덴 – 예테보리 Tel: 46-31-704-60-40스웨덴 – 스톡홀름 전화: 46-8-5090-4654영국 – 워킹엄 Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820

문서 / 리소스

MICROCHIP Costas 루프 관리 [PDF 파일] 사용자 가이드
Costas 루프 관리, 루프 관리, 관리

참고문헌

사용자 설명서

소개

요약

특징