Gabay sa Pamamahala ng MICROCHIP Costas Loop
Panimula
Sa wireless transmission, ang Transmitter (Tx) at Receiver (Rx) ay pinaghihiwalay ng isang distansya at electrically isolated. Kahit na ang Tx at Rx ay nakatutok sa parehong dalas, mayroong isang frequency offset sa pagitan ng mga frequency ng carrier dahil sa pagkakaiba ng ppm sa pagitan ng mga oscillator na ginamit sa Tx at Rx. Ang frequency offset ay binabayaran sa pamamagitan ng paggamit ng data aided o non-data-aided (blind) na mga paraan ng pag-synchronize.
Ang Costas Loop ay isang non-data-aided PLL-based na paraan para sa carrier frequency offset compensation. Ang pangunahing aplikasyon ng Costas loops ay sa mga wireless receiver. Sa paggamit nito, ang frequency offset sa pagitan ng Tx at Rx ay nabayaran nang walang tulong ng mga pilot tone o simbolo. Ipinapatupad ang Costas Loop para sa BPSK at QPSK modulations na may pagbabago sa block sa pagkalkula ng error. Ang paggamit ng Costas Loop para sa phase o frequency sync ay maaaring magresulta sa phase ambiguity, na dapat itama sa pamamagitan ng mga diskarte gaya ng differential encoding.
Buod
Ang sumusunod na talahanayan ay nagbibigay ng buod ng mga katangian ng Costas Loop.
Talahanayan 1. Mga katangian ng Costas Loop
| Core na Bersyon | Nalalapat ang dokumentong ito sa Costas Loop v1.0. |
| Mga Suportadong Pamilya ng Device |
|
| Sinusuportahan Tool Daloy | Nangangailangan ng Libero® SoC v12.0 o mas bago na mga release. |
| Paglilisensya | Ang Costas Loop IP clear RTL ay naka-lock ang lisensya at ang naka-encrypt na RTL ay malayang magagamit sa anumang lisensya ng Libero. Naka-encrypt na RTL: Ang kumpletong naka-encrypt na RTL code ay ibinigay para sa core, na nagbibigay-daan sa core na ma-instantiate gamit ang Smart Design. Ang simulation, Synthesis, at Layout ay maaaring isagawa gamit ang Libero software. I-clear ang RTL: Ang kumpletong RTL source code ay ibinigay para sa core at test bench. |
Mga tampok
Ang Costas Loop ay may mga sumusunod na pangunahing tampok:
- Sinusuportahan ang mga modulasyon ng BPSK at QPSK
- Natutugtog na mga parameter ng loop para sa malawak na hanay ng dalas
Pagpapatupad ng IP Core sa Libero® Design Suite
Dapat na naka-install ang IP core sa IP Catalog ng Libero SoC software. Ito ay awtomatikong na-install sa pamamagitan ng IP
Catalog update function sa Libero SoC software, o ang IP core ay manu-manong dina-download mula sa catalog. minsan
ang IP core ay naka-install sa Libero SoC software IP Catalog, ang core ay na-configure, nabuo, at na-instantiate sa loob ng tool na Smart Design para maisama sa listahan ng proyekto ng Libero.
Paggamit at Pagganap ng Device
Inililista ng mga sumusunod na talahanayan ang paggamit ng device na ginamit para sa Costas Loop.
Talahanayan 2. Paggamit ng Costas Loop para sa QPSK
| Mga Detalye ng Device | Mga mapagkukunan | Pagganap (MHz) | Mga RAM | Math Blocks | Mga Chip Global | |||
| Pamilya | Device | Mga LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Talahanayan 3. Paggamit ng Costas Loop para sa BPSK
| Mga Detalye ng Device | Mga mapagkukunan | Pagganap (MHz) | Mga RAM | Math Blocks | Mga Chip Global | |||
| Pamilya | Device | Mga LUT | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Polar Fire | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Mahalaga:
- Kinukuha ang data sa talahanayang ito gamit ang karaniwang synthesis at mga setting ng layout. CDR reference clock source ay nakatakda sa Dedicated na may iba pang mga halaga ng configurator na hindi nagbabago.
- Ang orasan ay pinipigilan sa 200 MHz habang pinapatakbo ang pagsusuri ng tiyempo upang makamit ang mga numero ng pagganap.
Functional na Paglalarawan
Inilalarawan ng seksyong ito ang mga detalye ng pagpapatupad ng Costas Loop.
Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng system-level block diagram ng Costas Loop.
Larawan 1-1. System-Level Block Diagram ng Costas Loop
Ang latency sa pagitan ng input at output ng Costas top ay 11 clock cycle. Ang THETA_OUT latency ay 10 orasan
mga cycle. Kp (proportionality constant), Ki (integral constant), Theta factor, at LIMIT factor ay dapat na maayos ayon sa ingay na kapaligiran at ang frequency offset na ipinakilala. Ang Costas Loop ay tumatagal ng ilang oras upang mai-lock, tulad ng sa operasyon ng PLL. Maaaring mawala ang ilang packet sa unang oras ng pag-lock ng Costas Loop.
Arkitektura
Ang pagpapatupad ng Costas Loop ay nangangailangan ng sumusunod na apat na bloke:
- Loop Filter (PI Controller sa pagpapatupad na ito)
- Tagabuo ng Theta
- Error sa Pagkalkula
- Pag-ikot ng Vector
Larawan 1-2. Costas Loop Block Diagram
Ang error para sa isang partikular na modulation scheme ay kinakalkula batay sa rotated I at Q value gamit ang Vector Rotation Module. Kinakalkula ng PI controller ang dalas batay sa error, proportional gain Kp, at integral gain Ki. Ang maximum frequency offset ay itinakda bilang limit value para sa frequency output ng PI controller. Ang Theta Generator module ay bumubuo ng anggulo sa pamamagitan ng pagsasama. Tinutukoy ng theta factor input ang slope ng integration at depende.
sa mga sampling orasan. Ang anggulo na nabuo mula sa Theta Generator ay ginagamit upang paikutin ang I at Q input value. Ang function ng error ay partikular sa isang uri ng modulasyon. Habang ipinapatupad ang PI controller sa fixed-point na format, ang scaling ay ginagawa sa proporsyonal at integral na mga output ng PI controller.
Katulad nito, ipinapatupad ang scaling para sa pagsasama ng theta.
Mga IP Core Parameter at Interface Signal
Tinatalakay ng seksyong ito ang mga parameter sa Costas Loop GUI configurator at mga signal ng I/O.
Mga Setting ng Configuration
Inililista ng sumusunod na talahanayan ang paglalarawan ng mga parameter ng configuration na ginamit sa pagpapatupad ng hardware ng Costas Loop. Ito ay mga generic na parameter ay iba-iba ayon sa pangangailangan ng application.
Talahanayan 2-1. Parameter ng Configuration
| Pangalan ng Signal | Paglalarawan |
| Uri ng Modulasyon | BPSK o QPSK |
Mga Signal ng Input at Output
Inililista ng sumusunod na talahanayan ang mga input at output port ng Costas Loop.
Talahanayan 2-2. Mga Signal ng Input at Output
| Pangalan ng Signal | Direksyon | Uri ng Signal | Lapad | Paglalarawan |
| CLK_I | Input | — | 1 | Signal ng Orasan |
| ARST_N_IN | Input | — | 1 | Aktibong mababang signal ng pag-reset ng asynchronous |
| I_DATA_IN | Input | nilagdaan | 16 | Sa phase / Real data input |
| Q_DATA_IN | Input | nilagdaan | 16 | Quadrature / Imaginary data Input |
| KP_IN | Input | nilagdaan | 18 | Proportionality constant ng PI controller |
| KI_IN | Input | nilagdaan | 18 | Integral na pare-pareho ng PI controller |
| LIMIT_IN | Input | nilagdaan | 18 | Limitahan para sa PI controller |
| THETA_FACTOR_IN | Input | nilagdaan | 18 | Theta factor para sa theta integration. |
| I_DATA_OUT | Output | nilagdaan | 16 | In phase / Real data Output |
| Q_DATA_OUT | Output | nilagdaan | 16 | Quadrature / Imaginary na data Output |
| THETA_OUT | Output | nilagdaan | 10 | Kinalkula ang Theta index (0-1023) para sa pag-verify |
| PI_OUT | Output | nilagdaan | 18 | PI output |
Mga Timing Diagram
Tinatalakay ng seksyong ito ang diagram ng timing ng Costas Loop.
Ipinapakita ng sumusunod na figure ang timing diagram ng Costas Loop.
Larawan 3-1. Costas Loop Timing Diagram
Testbench
Ang pinag-isang testbench ay ginagamit para i-verify at subukan ang Costas Loop na tinatawag na user test bench. Ibinibigay ang test bench upang suriin ang functionality ng Costas Loop IP.
Mga Hanay ng Simulation
Upang gayahin ang core gamit ang testbench, gawin ang mga sumusunod na hakbang:
- Buksan ang Libero SoC application, i-click ang Catalog tab, palawakin ang Solutions-Wireless, i-double click ang COSTAS LOOP, at pagkatapos ay i-click ang OK. Ang dokumentasyong nauugnay sa IP ay nakalista sa ilalim ng Mga Dokumentasyon.
Mahalaga: Kung hindi mo makita ang tab na Catalog, mag-navigate sa View > Windows menu at i-click ang Catalog upang gawin itong nakikita.
Larawan 4-1. Costas Loop IP Core sa Libero SoC Catalog
- I-configure ang IP ayon sa iyong pangangailangan.
Larawan 4-2. Configurator GUI
I-promote ang lahat ng signal sa pinakamataas na antas at bumuo ng disenyo - Sa tab na Stimulus Hierarchy, i-click ang Build Hierarchy.
Larawan 4-3. Bumuo ng Hierarchy
- Sa tab na Stimulus Hierarchy, i-right-click ang testbench (Costas loop bevy), ituro ang Simulate Present Design, at pagkatapos ay i-click ang Open Interactively
Larawan 4-4. Simulating Pre-Synthesis Design
Ang ModelSim ay bubukas gamit ang testbench file, tulad ng ipinapakita sa sumusunod na figure.
Larawan 4-5. Window ng Simulation ng ModelSim
Mahalaga: Kung naantala ang simulation dahil sa limitasyon ng runtime na tinukoy sa .do file, gamitin ang run -all command para makumpleto ang simulation
Kasaysayan ng Pagbabago
Inilalarawan ng kasaysayan ng rebisyon ang mga pagbabagong ipinatupad sa dokumento. Ang mga pagbabago ay nakalista ayon sa rebisyon, simula sa pinakabagong publikasyon.
Talahanayan 5-1. Kasaysayan ng Pagbabago
| Rebisyon | Petsa | Paglalarawan |
| A | 03/2023 | Paunang paglabas |
Suporta sa Microchip FPGA
Sinusuportahan ng grupo ng mga produkto ng Microchip FPGA ang mga produkto nito sa iba't ibang serbisyo ng suporta, kabilang ang Customer Service,
Customer Technical Support Center, a website, at mga opisina sa pagbebenta sa buong mundo. Iminumungkahi ang mga customer na bumisita
Microchip online na mga mapagkukunan bago makipag-ugnayan sa suporta dahil ito ay napaka-malamang na ang kanilang mga query ay mayroon na
sumagot.
Makipag-ugnayan sa Technical Support Center sa pamamagitan ng website sa www.microchip.com/support. Banggitin ang FPGA Device
Numero ng bahagi, piliin ang naaangkop na kategorya ng kaso, at mag-upload ng disenyo files habang gumagawa ng kaso ng teknikal na suporta.
Makipag-ugnayan sa Customer Service para sa hindi teknikal na suporta sa produkto, gaya ng pagpepresyo ng produkto, pag-upgrade ng produkto, pag-update
impormasyon, katayuan ng order, at awtorisasyon.
- Mula sa North America, tumawag 800.262.1060
- Mula sa ibang bahagi ng mundo, tumawag 650.318.4460
- Fax, mula saanman sa mundo, 650.318.8044
Impormasyon sa Microchip
Ang Microchip Website
Nagbibigay ang Microchip ng online na suporta sa pamamagitan ng aming website sa www.microchip.com/. Ito website ay ginagamit upang gumawa files at
impormasyon na madaling makuha ng mga customer. Ang ilan sa mga magagamit na nilalaman ay kinabibilangan ng:
- Suporta sa Produkto – Data sheet at errata, mga tala ng aplikasyon at sampmga programa, mapagkukunan ng disenyo, mga gabay sa gumagamit at mga dokumento ng suporta sa hardware, pinakabagong paglabas ng software at naka-archive na software
- Pangkalahatang Teknikal na Suporta – Mga Madalas Itanong (FAQ), mga kahilingan sa teknikal na suporta, mga online na grupo ng talakayan, listahan ng miyembro ng programa ng kasosyo sa disenyo ng Microchip
- Negosyo ng Microchip - Tagapili ng produkto at mga gabay sa pag-order, pinakabagong press release ng Microchip, listahan ng mga seminar at kaganapan, listahan ng mga opisina ng pagbebenta ng Microchip, mga distributor at mga kinatawan ng pabrika
Serbisyong Abiso sa Pagbabago ng Produkto
Nakakatulong ang serbisyo ng abiso sa pagbabago ng produkto ng Microchip na panatilihing napapanahon ang mga customer sa mga produkto ng Microchip. Makakatanggap ang mga subscriber ng abiso sa email sa tuwing may mga pagbabago, update, rebisyon o pagkakamali na nauugnay sa isang partikular na pamilya ng produkto o tool sa pag-develop ng interes.
Upang magparehistro, pumunta sa www.microchip.com/pcn at sundin ang mga tagubilin sa pagpaparehistro.
Suporta sa Customer
Ang mga gumagamit ng mga produkto ng Microchip ay maaaring makatanggap ng tulong sa pamamagitan ng ilang mga channel:
- Distributor o Kinatawan
- Lokal na Sales Office
- Naka-embed na Solutions Engineer (ESE)
- Teknikal na Suporta
Dapat makipag-ugnayan ang mga customer sa kanilang distributor, kinatawan o ESE para sa suporta. Available din ang mga lokal na opisina ng pagbebenta upang tulungan ang mga customer. Ang isang listahan ng mga opisina ng pagbebenta at mga lokasyon ay kasama sa dokumentong ito.
Ang teknikal na suporta ay makukuha sa pamamagitan ng website sa: www.microchip.com/support
Tampok na Proteksyon ng Code ng Mga Microchip Device
Tandaan ang mga sumusunod na detalye ng tampok na proteksyon ng code sa mga produkto ng Microchip:
- Ang mga produktong Microchip ay nakakatugon sa mga pagtutukoy na nakapaloob sa kanilang partikular na Microchip Data Sheet.
- Naniniwala ang Microchip na ang pamilya ng mga produkto nito ay ligtas kapag ginamit sa inilaan na paraan, sa loob ng mga pagtutukoy sa pagpapatakbo, at sa ilalim ng normal na mga kondisyon.
- Pinahahalagahan ng Microchip at agresibong pinoprotektahan ang mga karapatan sa intelektwal na pag-aari nito. Mahigpit na ipinagbabawal ang mga pagtatangkang labagin ang mga tampok na proteksyon ng code ng produkto ng Microchip at maaaring lumabag sa Digital Millennium Copyright Act.
- Ni ang Microchip o anumang iba pang tagagawa ng semiconductor ay hindi magagarantiyahan ang seguridad ng code nito. Ang proteksyon ng code ay hindi nangangahulugan na ginagarantiya namin na ang produkto ay "hindi nababasag". Ang proteksyon ng code ay patuloy na umuunlad. Ang Microchip ay nakatuon sa patuloy na pagpapabuti ng mga tampok sa proteksyon ng code ng aming mga produkto
Legal na Paunawa
Ang publikasyong ito at ang impormasyon dito ay maaari lamang gamitin sa mga produktong Microchip, kabilang ang disenyo, pagsubok,
at isama ang mga produktong Microchip sa iyong aplikasyon. Ang paggamit ng impormasyong ito sa anumang iba pang paraan ay lumalabag sa mga ito
mga tuntunin. Ang impormasyon tungkol sa mga application ng device ay ibinibigay lamang para sa iyong kaginhawahan at maaaring mapalitan
sa pamamagitan ng mga update. Responsibilidad mong tiyakin na ang iyong aplikasyon ay nakakatugon sa iyong mga detalye. Makipag-ugnayan sa iyong
lokal na opisina ng pagbebenta ng Microchip para sa karagdagang suporta o, kumuha ng karagdagang suporta sa www.microchip.com/en us/support/design-help/client-support-services.
ANG IMPORMASYON NA ITO AY IBINIGAY NG MICROCHIP "AS IS". ANG MICROCHIP ay WALANG GUMAWA NG MGA REPRESENTASYON O WARRANTY NG ANUMANG URI MAHALAGA MAN O IPINAHIWATIG, NAKASULAT O BALIG, STATUTORY O IBA PA, NA KAUGNAY SA IMPORMASYON KASAMA NGUNIT HINDI LIMITADO SA ANUMANG IPINAHIWATIG NA WARRANTY NG HINDI PAGKAKABIGAY, AT PAGKAKATAON. LAYUNIN, O MGA WARRANTY NA KAUGNAY SA KUNDISYON, KALIDAD, O PAGGANAP NITO.
HINDI MANANAGOT ANG MICROCHIP SA ANUMANG INDIRECT, SPECIAL, PUNITIVE, INCIDENTAL, O CONSEQUENTIAL LOSS, PANCER, COST, O EXPENS OF ANUMANG URI NA KAUGNAY SA IMPORMASYON O SA PAGGAMIT NITO, GAANO MAN ANG SANHI, KAHIT NA MAY NAMIN POSIBILIDAD O ANG MGA PINSALA AY MAKIKITA. HANGGANG SA BUONG SAKOT NA PINAHAYAGAN NG BATAS, ANG KABUUANG PANANAGUTAN NG MICROCHIP SA LAHAT NG MGA CLAIMS SA ANUMANG PARAAN NA KAUGNAY SA IMPORMASYON O ANG PAGGAMIT NITO AY HINDI HIGIT SA HALAGA NG MGA BAYAD, KUNG MERON, NA DIREKTA NINYONG BINAYARAN SA MICROCHIP PARA SA IMPORMASYON.
Ang paggamit ng mga aparatong Microchip sa suporta sa buhay at/o mga aplikasyong pangkaligtasan ay ganap na nasa panganib ng mamimili, at sumasang-ayon ang bumibili na ipagtanggol, bayaran at hawakan ang Microchip na hindi nakakapinsala sa anuman at lahat ng pinsala, paghahabol, paghahabla, o gastos na nagreresulta mula sa naturang paggamit. Walang mga lisensya ang ipinadala, nang tahasan o kung hindi man, sa ilalim ng anumang mga karapatan sa intelektwal na ari-arian ng Microchip maliban kung iba ang nakasaad.
Sistema ng Pamamahala ng Kalidad
Para sa impormasyon tungkol sa Quality Management System ng Microchip, pakibisita www.microchip.com/quality.
Pandaigdigang Benta at Serbisyo
| AMERIKA | ASIA/PACIFIC | ASIA/PACIFIC | EUROPE |
| Tanggapan ng Kumpanya2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199Tel: 480-792-7200Fax: 480-792-7277Suporta sa Teknikal: www.microchip.com/support Web Address: 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 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: 61-2-9868-6733Tsina - Beijing Tel: 86-10-8569-7000Tsina – Chengdu Tel: 86-28-8665-5511Tsina – Chongqing Tel: 86-23-8980-9588Tsina – Dongguan Tel: 86-769-8702-9880Tsina - Guangzhou Tel: 86-20-8755-8029Tsina - Hangzhou Tel: 86-571-8792-8115China – Hong Kong SAR Tel: 852-2943-5100Tsina – Nanjing Tel: 86-25-8473-2460Tsina – Qingdao Tel: 86-532-8502-7355Tsina - Shanghai Tel: 86-21-3326-8000Tsina – Shenyang Tel: 86-24-2334-2829Tsina - Shenzhen Tel: 86-755-8864-2200Tsina - Suzhou Tel: 86-186-6233-1526Tsina - Wuhan Tel: 86-27-5980-5300Tsina – Xian Tel: 86-29-8833-7252Tsina – Xiamen Tel: 86-592-2388138Tsina – Zhuhai Tel: 86-756-3210040 | India – Bangalore Tel: 91-80-3090-4444India – New Delhi Tel: 91-11-4160-8631India - Pune Tel: 91-20-4121-0141Japan – Osaka Tel: 81-6-6152-7160Japan – Tokyo Tel: 81-3-6880-3770Korea – Daegu Tel: 82-53-744-4301Korea – Seoul Tel: 82-2-554-7200Malaysia - Kuala Lumpur Tel: 60-3-7651-7906Malaysia – Penang Tel: 60-4-227-8870Pilipinas – Maynila Tel: 63-2-634-9065SingaporeTel: 65-6334-8870Taiwan – Hsin Chu Tel: 886-3-577-8366Taiwan – Kaohsiung Tel: 886-7-213-7830Taiwan – Taipei Tel: 886-2-2508-8600Thailand – Bangkok Tel: 66-2-694-1351Vietnam – Ho Chi Minh Tel: 84-28-5448-2100 | Austria – Wels Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Denmark – Copenhagen Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Finland – Espoo Tel: 358-9-4520-820France - Paris 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 - Munich Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Alemanya - Rosenheim Tel: 49-8031-354-560Israel – Ra'anana Tel: 972-9-744-7705Italya - Milan Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Italya - Padova Tel: 39-049-7625286Netherlands – Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Norway - Trondheim Tel: 47-72884388Poland - Warsaw Tel: 48-22-3325737Romania – Bucharest Tel: 40-21-407-87-50Espanya - Madrid Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Sweden - Gothenburg Tel: 46-31-704-60-40Sweden - Stockholm Tel: 46-8-5090-4654UK – Wokingham Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Mga Dokumento / Mga Mapagkukunan
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdf] Gabay sa Gumagamit Costas Loop Management, Loop Management, Management |