MICROCHIP Costas Loop Management Ръководство за потребителя
Въведение
При безжично предаване предавателят (Tx) и приемникът (Rx) са разделени на разстояние и електрически изолирани. Въпреки че и Tx, и Rx са настроени на една и съща честота, има честотно изместване между носещите честоти поради разликата в ppm между осцилаторите, използвани в Tx и Rx. Отместването на честотата се компенсира чрез използване на методи за синхронизация с помощта на данни или без (сляпа) синхронизация.
Costas Loop е PLL-базиран метод без подпомагане на данни за компенсиране на отместването на носещата честота. Основното приложение на Costas loops е в безжични приемници. Използвайки това, честотното изместване между Tx и Rx се компенсира без помощта на пилотни тонове или символи. Costas Loop се прилага за модулациите BPSK и QPSK с промяна в блока за изчисляване на грешката. Използването на Costas Loop за фазова или честотна синхронизация може да доведе до фазова неяснота, която трябва да бъде коригирана чрез техники като диференциално кодиране.
Резюме
Следната таблица предоставя обобщение на характеристиките на Costas Loop.
Таблица 1. Характеристики на Costas Loop
| Основна версия | Този документ се отнася за Costas Loop v1.0. |
| Поддържани семейства устройства |
|
| Поддържа се Инструмент Поток | Изисква Libero® SoC v12.0 или по-нови версии. |
| Лицензиране | Costas Loop IP clear RTL е с заключен лиценз и криптираният RTL е свободно достъпен с всеки лиценз на Libero. Криптиран RTL: Осигурен е пълен криптиран RTL код за ядрото, което позволява ядрото да бъде инстанцирано със Smart Design. Симулацията, синтезът и оформлението могат да бъдат извършени със софтуера Libero. Изчистване на RTL: Пълният RTL изходен код е предоставен за ядрото и тестовите стендове. |
Характеристики
Costas Loop има следните ключови характеристики:
- Поддържа BPSK и QPSK модулации
- Регулируеми параметри на контура за широк честотен диапазон
Внедряване на IP Core в Libero® Design Suite
IP ядрото трябва да бъде инсталирано в IP каталога на софтуера Libero SoC. Това се инсталира автоматично чрез IP
Функция за актуализиране на каталог в софтуера Libero SoC или IP ядрото се изтегля ръчно от каталога. Веднъж
IP ядрото се инсталира в IP каталога на софтуера на Libero SoC, ядрото се конфигурира, генерира и инстанцира в инструмента Smart Design за включване в списъка с проекти на Libero.
Използване и производителност на устройството
Следващите таблици изброяват използването на устройството, използвано за Costas Loop.
Таблица 2. Използване на Costas Loop за QPSK
| Подробности за устройството | Ресурси | Производителност (MHz) | RAM памети | Математически блокове | Chip Globals | |||
| семейство | устройство | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
| PolarFire | MPF300T | 1256 | 197 | 200 | 0 | 0 | 6 | 0 |
Таблица 3. Използване на Costas Loop за BPSK
| Подробности за устройството | Ресурси | Производителност (MHz) | RAM памети | Математически блокове | Chip Globals | |||
| семейство | устройство | LUTs | DFF | LSRAM | μSRAM | |||
| PolarFire® SoC | MPFS250T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
| Полярен огън | MPF300T | 1202 | 160 | 200 | 0 | 0 | 7 | 0 |
Важно:
- Данните в тази таблица са заснети с помощта на типични настройки за синтез и оформление. Източникът на референтен часовник на CDR беше зададен на Dedicated с други стойности на конфигуратора непроменени.
- Тактовата честота е ограничена до 200 MHz, докато се изпълнява анализът на времето, за да се постигнат стойностите на производителността.
Функционално описание
Този раздел описва подробностите за изпълнението на Costas Loop.
Следната фигура показва блоковата диаграма на ниво система на Costas Loop.
Фигура 1-1. Блокова диаграма на ниво система на Costas Loop
Закъснението между входа и изхода на Costas top е 11 тактови цикъла. Забавянето на THETA_OUT е 10 часовника
цикли. Kp (константа на пропорционалност), Ki (интегрална константа), коефициентът Theta и коефициентът LIMIT трябва да бъдат фиксирани в съответствие с шумовата среда и честотното отместване, което се въвежда. Costas Loop отнема известно време, за да се заключи, както при PLL операцията. Някои пакети може да бъдат загубени по време на първоначалното време на заключване на Costas Loop.
Архитектура
Прилагането на Costas Loop изисква следните четири блока:
- Loop Filter (PI контролер в тази реализация)
- Тета генератор
- Грешка при изчисляване
- Завъртане на вектора
Фигура 1-2. Блокова диаграма на цикъла на Костас
Грешката за конкретна модулационна схема се изчислява на базата на завъртените стойности на I и Q с помощта на модула за ротация на вектора. PI контролерът изчислява честотата въз основа на грешката, пропорционалното усилване Kp и интегралното усилване Ki. Максималното изместване на честотата е зададено като гранична стойност за честотния изход на PI контролера. Модулът Theta Generator генерира ъгъла чрез интегриране. Входящият фактор тета определя наклона на интегрирането и зависи.
на sampчасовник за миг. Ъгълът, генериран от Theta Generator, се използва за завъртане на входните стойности I и Q. Функцията за грешка е специфична за тип модулация. Тъй като PI контролерът е реализиран във формат с фиксирана точка, мащабирането се извършва на пропорционални и интегрални изходи на PI контролера.
По подобен начин се прилага мащабиране за тета интеграция.
IP основни параметри и интерфейсни сигнали
Този раздел обсъжда параметрите в GUI конфигуратора на Costas Loop и I/O сигналите.
Настройки на конфигурацията
Следващата таблица изброява описанието на конфигурационните параметри, използвани при хардуерното внедряване на Costas Loop. Това са общи параметри, които варират според изискванията на приложението.
Таблица 2-1. Конфигурационен параметър
| Име на сигнала | Описание |
| Тип модулация | BPSK или QPSK |
Входове и изходи Сигнали
Следващата таблица изброява входните и изходните портове на Costas Loop.
Таблица 2-2. Входни и изходни сигнали
| Име на сигнала | Посока | Тип сигнал | ширина | Описание |
| CLK_I | Вход | — | 1 | Сигнал на часовника |
| ARST_N_IN | Вход | — | 1 | Активен нисък асинхронен сигнал за нулиране |
| I_DATA_IN | Вход | Подписано | 16 | Във фаза / Реално въвеждане на данни |
| Q_DATA_IN | Вход | Подписано | 16 | Вход на квадратура / имагинерни данни |
| KP_IN | Вход | Подписано | 18 | Константа на пропорционалност на PI регулатор |
| KI_IN | Вход | Подписано | 18 | Интегрална константа на PI контролера |
| LIMIT_IN | Вход | Подписано | 18 | Ограничение за PI контролера |
| THETA_FACTOR_IN | Вход | Подписано | 18 | Тета фактор за тета интеграция. |
| I_DATA_OUT | Изход | Подписано | 16 | Във фаза / Реални изходни данни |
| Q_DATA_OUT | Изход | Подписано | 16 | Квадратура / въображаеми изходни данни |
| THETA_OUT | Изход | Подписано | 10 | Изчислен Тета индекс (0-1023) за проверка |
| PI_OUT | Изход | Подписано | 18 | PI изход |
Времеви диаграми
Този раздел обсъжда времевата диаграма на Costas Loop.
Следващата фигура показва времевата диаграма на Costas Loop.
Фигура 3-1. Времева диаграма на Costas Loop
Тестбен стенд
Унифициран тестов стенд се използва за проверка и тестване на Costas Loop, наречен като потребителски тестов стенд. Осигурен е тестов стенд за проверка на функционалността на Costas Loop IP.
Симулационни редове
За да симулирате ядрото с помощта на тестовия стенд, изпълнете следните стъпки:
- Отворете приложението Libero SoC, щракнете върху раздела Каталог, разгънете Solutions-Wireless, щракнете двукратно върху COSTAS LOOP и след това щракнете върху OK. Документацията, свързана с IP, е посочена под Документи.
Важно: Ако не виждате раздела Каталог, преминете към View > Меню Windows и щракнете върху Каталог, за да го направите видимо.
Фигура 4-1. Costas Loop IP Core в каталога на Libero SoC
- Конфигурирайте IP според вашите изисквания.
Фигура 4-2. GUI на конфигуратора
Повишете всички сигнали до най-високо ниво и генерирайте дизайна - В раздела Йерархия на стимулите щракнете върху Изграждане на йерархия.
Фигура 4-3. Изграждане на йерархия
- В раздела Стимулна йерархия щракнете с десния бутон върху тестовия стенд (цикъл на Костас), посочете Симулиране на настоящ дизайн и след това щракнете върху Отвори интерактивно
Фигура 4-4. Симулиране на дизайна преди синтеза
ModelSim се отваря с тестовия стенд file, както е показано на следващата фигура.
Фигура 4-5. Прозорец за симулация на ModelSim
Важно: Ако симулацията бъде прекъсната поради ограничението за време на изпълнение, посочено в .do file, използвайте командата run -all, за да завършите симулацията
История на ревизиите
Историята на ревизиите описва промените, които са въведени в документа. Промените са изброени по редакция, започвайки с най-актуалната публикация.
Таблица 5-1. История на ревизиите
| Ревизия | Дата | Описание |
| A | 03/2023 | Първоначално издание |
Поддръжка на Microchip FPGA
Продуктовата група Microchip FPGA подкрепя своите продукти с различни услуги за поддръжка, включително обслужване на клиенти,
Център за техническа поддръжка на клиенти, a webсайт и търговски офиси по целия свят. На клиентите се препоръчва да посетят
Онлайн ресурси на Microchip, преди да се свържете с поддръжката, тъй като е много вероятно техните запитвания вече да са били
отговори.
Свържете се с Центъра за техническа поддръжка чрез webсайт при www.microchip.com/support. Споменете FPGA устройството
Номер на част, изберете подходяща категория на кутията и качете дизайн files докато създавате случай за техническа поддръжка.
Свържете се с отдела за обслужване на клиенти за нетехническа продуктова поддръжка, като например ценообразуване на продукти, надстройки на продукти, актуализация
информация, статус на поръчката и оторизация.
- От Северна Америка, обадете се 800.262.1060
- От останалия свят, обадете се 650.318.4460
- Факс, от всяка точка на света, 650.318.8044
Информация за микрочип
Микрочипът Webсайт
Microchip предоставя онлайн поддръжка чрез нашата webсайт при www.microchip.com/. това webсайтът се използва за направа files и
информация, лесно достъпна за клиентите. Част от наличното съдържание включва:
- Продуктова поддръжка – Листове с данни и грешки, бележки за приложението и sampфайлови програми, ресурси за проектиране, ръководства за потребителя и документи за хардуерна поддръжка, най-новите версии на софтуера и архивиран софтуер
- Обща техническа поддръжка – Често задавани въпроси (ЧЗВ), заявки за техническа поддръжка, онлайн дискусионни групи, списък с членове на партньорската програма за дизайн на Microchip
- Бизнесът на Microchip – Ръководства за избор и поръчка на продукти, най-новите съобщения за пресата на Microchip, списък на семинари и събития, списък на търговски офиси, дистрибутори и представители на фабрики на Microchip
Услуга за уведомяване за промяна на продукта
Услугата на Microchip за уведомяване за промяна на продукта помага на клиентите да бъдат информирани за продуктите на Microchip. Абонатите ще получават известие по имейл винаги, когато има промени, актуализации, ревизии или грешки, свързани с определена група продукти или инструмент за разработка, които представляват интерес.
За да се регистрирате, отидете на www.microchip.com/pcn и следвайте инструкциите за регистрация.
Поддръжка на клиенти
Потребителите на продукти на Microchip могат да получат помощ по няколко канала:
- Дистрибутор или представител
- Местен офис за продажби
- Инженер по вградени решения (ESE)
- Техническа поддръжка
Клиентите трябва да се свържат със своя дистрибутор, представител или ESE за поддръжка. Местните офиси за продажби също са на разположение, за да помогнат на клиентите. В този документ е включен списък с търговски офиси и местоположения.
Техническата поддръжка е достъпна чрез webсайт на: www.microchip.com/support
Функция за защита на код на микрочип устройства
Обърнете внимание на следните подробности за функцията за защита на кода на продуктите на Microchip:
- Продуктите на Microchip отговарят на спецификациите, съдържащи се в техния конкретен лист с данни на Microchip.
- Microchip вярва, че семейството му от продукти е безопасно, когато се използва по предвидения начин, в рамките на работните спецификации и при нормални условия.
- Microchip цени и агресивно защитава своите права на интелектуална собственост. Опитите за нарушаване на функциите за защита на кода на продукта на Microchip са строго забранени и могат да нарушат Закона за авторското право в цифровото хилядолетие.
- Нито Microchip, нито друг производител на полупроводници може да гарантира сигурността на своя код. Защитата на кода не означава, че ние гарантираме, че продуктът е „нечуплив“. Защитата на кода непрекъснато се развива. Microchip се ангажира непрекъснато да подобрява функциите за защита на кода на нашите продукти
Правна информация
Тази публикация и информацията тук могат да се използват само с продукти на Microchip, включително за проектиране, тестване,
и интегрирайте продуктите на Microchip с вашето приложение. Използването на тази информация по друг начин ги нарушава
условия. Информация относно приложенията на устройството се предоставя само за ваше удобство и може да бъде заменена
чрез актуализации. Ваша е отговорността да гарантирате, че вашето приложение отговаря на вашите спецификации. Свържете се с вашия
местен търговски офис на Microchip за допълнителна поддръжка или получете допълнителна поддръжка на www.microchip.com/en us/support/ design-help/client-support-services.
ТАЗИ ИНФОРМАЦИЯ СЕ ПРЕДОСТАВЯ ОТ MICROCHIP „КАКТО Е“. MICROCHIP НЕ ПРЕДСТАВЛЯВА НИКАКВИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИЛИ ГАРАНЦИИ ОТ КАКЪВТО и да е ВИД, ИЗРИЧНИ ИЛИ КОСВЕНИ СЕ, ПИСМЕНИ ИЛИ УСТНИ, ЗАКОНОВИ ИЛИ ДРУГИ, СВЪРЗАНИ С ИНФОРМАЦИЯТА, ВКЛЮЧИТЕЛНО, НО НЕ САМО КОСВЕНИ ГАРАНЦИИ ЗА НЕНАРУШЕНИЕ, ПРОДАВАЕМОСТ И ГОДНОСТ ЗА ОПРЕДЕЛЕНА ЦЕЛ ИЛИ ГАРАНЦИИ, СВЪРЗАНИ С НЕГОВОТО СЪСТОЯНИЕ, КАЧЕСТВО ИЛИ РАБОТА.
В НИКАКЪВ СЛУЧАЙ МИКРОЧИП НЯМА ДА НОСИ ОТГОВОРНОСТ ЗА КАКВАТО И ДА Е НЕПРЯКА, СПЕЦИАЛНА, НАКАЗАТЕЛНА, СЛУЧАЙНА ИЛИ ПОСЛЕДВАЩА ЗАГУБА, ЩЕТА, ЦЕНА ИЛИ РАЗХОД ОТ КАКЪВТО и да е ВИД, СВЪРЗАНИ С ИНФОРМАЦИЯТА ИЛИ НЕЙНОТО ИЗПОЛЗВАНЕ, КАКТО И ДА СА ПРИЧИНЕНИ, ДОРИ АКО MICROCHIP Е УКАЗАН ЗА ВЪЗМОЖНОСТТА ИЛИ ЩЕТИТЕ СА ПРЕДВИДИМИ. В НАЙ-ПЪЛНАТА СТЕПЕН, ПОЗВОЛЕНА ОТ ЗАКОНА, ПЪЛНАТА ОТГОВОРНОСТ НА MICROCHIP ПО ВСИЧКИ ИСКОВЕ, СВЪРЗАНИ ПО КАКЪВТО И ДА Е НАЧИН С ИНФОРМАЦИЯТА ИЛИ ИЗПОЛЗВАНЕТО ѝ, НЯМА ДА НАДВИШАВА СУМАТА НА ТАКСИ, АКО ИМА ТАКИВА, КОИТО СТЕ ПЛАТИЛИ ДИРЕКТНО НА MICROCHIP ЗА ИНФОРМАЦИЯТА.
Използването на устройства Microchip в животоподдържащи и/или безопасни приложения е изцяло на риск на купувача и купувачът се съгласява да защитава, обезщетява и предпазва Microchip от всякакви щети, искове, дела или разходи, произтичащи от такава употреба. Никакви лицензи не се предават, имплицитно или по друг начин, съгласно правата на интелектуална собственост на Microchip, освен ако не е посочено друго.
Система за управление на качеството
За информация относно системите за управление на качеството на Microchip, моля посетете www.microchip.com/качество.
Световни продажби и обслужване
| АМЕРИКИ | АЗИЯ/ТИХИЯ ОКЕАН | АЗИЯ/ТИХИЯ ОКЕАН | ЕВРОПА |
| Корпоративен офис2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ 85224-6199 Тел.: 480-792-7200 Факс: 480-792-7277 Техническа поддръжка: www.microchip.com/support Web адрес: www.microchip.com Атланта Дулут, Джорджия Тел.: 678-957-9614 Факс: 678-957-1455Остин, Тексас Тел: 512-257-3370Бостън Westborough, MA Тел.: 774-760-0087 Факс: 774-760-0088ЧикагоItasca, IL Тел: 630-285-0071 Факс: 630-285-0075ДаласАдисън, Тексас Тел.: 972-818-7423 Факс: 972-818-2924ДетройтНови, MI Тел: 248-848-4000Хюстън, Тексас Тел: 281-894-5983Индианаполис Noblesville, IN Тел: 317-773-8323 Факс: 317-773-5453 Тел: 317-536-2380Лос Анджелис Mission Viejo, CA Тел.: 949-462-9523 Факс: 949-462-9608 Тел.: 951-273-7800Роли, Северна Каролина Тел: 919-844-7510Ню Йорк, Ню Йорк Тел: 631-435-6000Сан Хосе, Калифорния Тел.: 408-735-9110 Тел.: 408-436-4270Канада – Торонто Тел.: 905-695-1980 Факс: 905-695-2078 | Австралия – Сидни Тел.: 61-2-9868-6733Китай – Пекин Тел.: 86-10-8569-7000Китай – Ченгду Тел.: 86-28-8665-5511Китай – Чунцин Тел.: 86-23-8980-9588Китай – Дунгуан Тел.: 86-769-8702-9880Китай – Гуанджоу Тел.: 86-20-8755-8029Китай – Ханджоу Тел.: 86-571-8792-8115Китай – САР Хонконг Тел: 852-2943-5100Китай – Нанкин Тел.: 86-25-8473-2460Китай – Циндао Тел.: 86-532-8502-7355Китай – Шанхай Тел.: 86-21-3326-8000Китай – Шенян Тел.: 86-24-2334-2829Китай – Шенжен Тел.: 86-755-8864-2200Китай – Суджоу Тел.: 86-186-6233-1526Китай – Ухан Тел.: 86-27-5980-5300Китай – Сиан Тел.: 86-29-8833-7252Китай – Ксиамен Тел: 86-592-2388138Китай – Джухай Тел: 86-756-3210040 | Индия – Бангалор Тел.: 91-80-3090-4444Индия – Ню Делхи Тел.: 91-11-4160-8631Индия - Пуна Тел.: 91-20-4121-0141Япония – Осака Тел.: 81-6-6152-7160Япония – Токио Тел: 81-3-6880-3770Корея – Тегу Тел.: 82-53-744-4301Корея – Сеул Тел.: 82-2-554-7200Малайзия - Куала Лумпур Тел.: 60-3-7651-7906Малайзия – Пенанг Тел.: 60-4-227-8870Филипини – Манила Тел.: 63-2-634-9065СингапурТел: 65-6334-8870Тайван – Хсин Чу Тел.: 886-3-577-8366Тайван – Гаосюн Тел.: 886-7-213-7830Тайван – Тайпе Тел.: 886-2-2508-8600Тайланд – Банкок Тел.: 66-2-694-1351Виетнам – Хо Ши Мин Тел.: 84-28-5448-2100 | Австрия – Велс Tel: 43-7242-2244-39Fax: 43-7242-2244-393Дания – Копенхаген Tel: 45-4485-5910Fax: 45-4485-2829Финландия – Еспоо Тел.: 358-9-4520-820Франция – Париж Tel: 33-1-69-53-63-20Fax: 33-1-69-30-90-79Германия – Гархинг Тел: 49-8931-9700Германия – Хаан Тел: 49-2129-3766400Германия – Хайлброн Тел: 49-7131-72400Германия – Карлсруе Тел: 49-721-625370Германия – Мюнхен Tel: 49-89-627-144-0Fax: 49-89-627-144-44Германия – Розенхайм Тел.: 49-8031-354-560Израел – Раанана Тел.: 972-9-744-7705Италия – Милано Tel: 39-0331-742611Fax: 39-0331-466781Италия – Падуа Тел: 39-049-7625286Холандия – Drunen Tel: 31-416-690399Fax: 31-416-690340Норвегия – Трондхайм Тел: 47-72884388Полша – Варшава Тел: 48-22-3325737Румъния – Букурещ Tel: 40-21-407-87-50Испания - Мадрид Tel: 34-91-708-08-90Fax: 34-91-708-08-91Швеция – Гьотеборг Tel: 46-31-704-60-40Швеция – Стокхолм Тел.: 46-8-5090-4654Великобритания – Уокингам Tel: 44-118-921-5800Fax: 44-118-921-5820 |
Документи / Ресурси
 |
MICROCHIP Costas Loop Management [pdf] Ръководство за потребителя Costas Loop Management, Loop Management, Управление |