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1、VPI基础培训基础培训 赵永鹏赵永鹏 VPIVPI- -凌云光通信仿真设计软件培训中心凌云光通信仿真设计软件培训中心 北京凌云公司北京凌云公司 目录目录 光子设计环境 模块库(library) 实例演示 自己创建系统 创建自定义模块 GUI介绍介绍 快速访问工具栏偏好工具栏 仿真包浏览器 设计原理图 信息记录 GUI介绍介绍 File/save .vtmu文件 VPI的仿真设计文件格 式.vtmu。同时还会产生 一个设计包文件夹，包含 input, output, report, resource, attachment 等 文件夹用于存放仿真设计 文件所需的输入输出数据 文件，仿真设计报告以
2、及 其他附属的文件。 该文件夹可以通过GUI工 作窗下面的仿真包浏览器 访问。 GUI介绍介绍 File/Export 输出.vmi文件：把整个设计包存成 一个文件，易于文件存储和邮件的 转发，方便文件交流。 把设计原理图存成一个参数文件， 包含所有的器件和环境变量参数。 DDS文件：可以允许和任何人交流 共享你的VPI设计，库和仿真结果。 别人不需要安装有VPI TMM，用免 费的VPIPlayer 可运行仿真文件和 查看仿真结果。但是看不到仿真参 数设置。 .SED文件，为VPI仿真引擎驱动包 文件，仿真引擎驱动允许你利用第 三方软件或语言运行该仿真设计。 GUI介绍介绍 VPI TC M
3、oudle 所有器件或模块详细的 物理模型和参数介绍 HELP GUI介绍介绍 偏好设置（并行计算能力） 并行扫描:如果电脑有多个CPU，并且 一个扫描参数的多次循环运算相互独 立，该功能可以把不同循环分配给不 同CPU并行计算。 并行仿真：模块内多线程。VPI的一 些模块内部计算可以支持多线程运算 ，如FFT计算，光纤，光纤光栅等模 型。 GPU辅助仿真：如果计算机视频卡配 置有GPU，可以用这个功能加速仿真 速度，可以利用GPU加速的模块有： 光纤，FFT运算的模块都可以用GPU 。 并行调度：一个仿真拓扑中有多个独 立并行的分支，可以利用多个CPU同 时计算。 多任务并行计算：多个仿真任
4、务同时 分配给多个CPU进行计算。 GUI介绍介绍 多核或多CPU多个licenseGPU要求 并行扫描YYN GPU辅助仿真NN Y：CUDA兼容的视频 卡，计算能力1.3或更好 最新的NVIDIA驱动 模块内部多线程YNN 并行调度(多线程）YNN 多任务并行运算YYN 并行运算硬件和软件要求： 偏好设置 GUI介绍介绍 Tool/Shortcut Manager 1.在resource explorer内显示或删除自己创建的模块库。 2.把自己的工作目录放到resource explorer内显示，方便文件访问和操作 。 GUI介绍介绍 Tool/Module Sweep 比较三个滤波器
5、的响应 GUI介绍介绍 Tool/Favorite Toolbar 可以把一些常用的器件或模块放到这个区域，以方便日常使用。 如PRBS 模块，null source 模块，GND模块等 如何放置到Favorite toolbar上？ 信息源信息源 PRBS Generator NRZ, RZ Coder OOK Coder Jitter OFDM, mQAM Coder/Decoder mQAM/mPSK IQ Coder-Driver 12 点击库的名称打开模块图标的预览面板。 当把鼠标名称放在模块图标上面，完整的模块名称会 在状态条显示。 鼠标点中模块，右击鼠标调整查看的 属性为list
6、 或 Details。 Information & Coding 预览面板 库名称 状态条 光源光源 Integerorange Electricalturquoise (blue-green) Opticalcoral pink Electrical & Optical grey 测量的脉冲形状和序列 分析的脉冲形状&序列 For more detailed laser modeling, use VPIcomponentMakerTMPhotonic Circuits. 各种不同抽象水平的激 光器模块： (Single Mode Rate Equation Solver, data she
7、et modules, CW, dynamic SM, VCSEL,) Optical Sourcesi/o-ports的颜色定义了交换 的数据类型： 发射机和接收机发射机和接收机 14 发射机Tx 许多现成的Tx 结构(CRZ, CSRZ, DPSK, DQPSK, DUO, mQAM, OFDM, OOK) Tx 阵列 接收机Rx 现成的 Rx 结构 (OOK, DPSK, DQPSK, Coherent) DSP (Viterbi, FEC, DSP for coh. Rx) BER预测 (OOK, DPSK, DQPSK, mQAM ) Rx & BER (RxName_BER) Re
8、ceiversTransmitters 光调制器光调制器 15 物理模型 通用模型 For integrated device modeling, use VPIcomponentMakerTMPhotonic Circuits. Optical Modulators 复用器和滤波器复用器和滤波器 Add / drop couplers Forward / backward couplers WDM mux / demux Universal Filter (FilterOpt) Gaussian, Bessel, Trapezoid, BP, BS, comb AWG, FP, MZI, F
9、BG and AO Measured filter (linear and arbitrary pol.) Windowing (time) WDM Muxs Optical Filters 光纤光纤 Polarization dependent effects Split-step Fourier Transient Raman Bi-directional and individual nonlinear effects Multimode Fibers 光放大器光放大器 For more detailed amplifier modeling, use VPIcomponentMaker
10、TMOptical Amplifiers. 理想的平坦增益和噪声模型 黑盒子模型，W/WO 泵浦相关性 速率和传播方程EDFA模型 稳态 (Giles) 和动态 (Bononi) EDFAs 交互式EDFA 模块, AGC和饱和放大器 SOA, 行波放大器 Amplifiers 电器件电器件 Transimp., Limiter Electrical AmplifiersElectrical FunctionsTiming & Sampling Elec. Filters & DSP 接收机和接收机和BER预测预测 20 各种码型的BER预测模块（ OOK, PAM, D(Q)PSK, QAM
11、, multi-carrier (OFDM),） 确定性BER计算 基于高斯统计特性或任意PDF 噪声源独立处理并相加 采用Bessel (or other) 电滤波器 随机BER预测 高斯或Chi2PDF拟合 考虑码间串扰ISI Rx & BER (RxName_BER) Receivers 分析仪（虚拟仪表）分析仪（虚拟仪表） Numerical Analyzers: 1D,2D&3D 图表, 瞬态分析 仪. Plot & Numeric Worksheet. Test Set Jones Matrix : 分析偏振相关的特性(PMD, PDL, DGD, PSP, PCD ) Test
12、Set Amplifier: 光放大器分析 (Gain, NF, OSNR vs. ) Link Analyzer:显示沿着光纤链路的信号特征 (dispersion maps, OSNR maps and much more!) Signal Analyzer: “集成所有光和电信号分析的功能(Scope, Eye, OSA, RFSA, Poincare ) Analyzers 300多个其他模块多个其他模块 Passive Network Elements CATV Instrumentation Polarization Signal Conversion Simulation Too
13、ls Cosimulation Signal Processing 22 OADMs, Switches, Disp. Management Carriers Generators, 2 Tones Analyzer Power Meter, SOP, DOP Resamplers, Data Type Converters Read/Write File, Windowing. Interfaces to Matlab, C+, Python, ADS Arithmetics, Math Functions. Attenuators, Couplers, Splitters, Circula
14、tors PMD Emulators, Pol. Splitters, Polarizers 实例演示实例演示 运行Optical systems demos subsystemsTransmittersRE Module- Direct Modulation 查看仿真结果查看仿真结果 查看仿真结果查看仿真结果 Signal Analyzer介绍介绍 设置 分析仪的设置可以在运行仿真之前或之后进行定义。 *.vpa 允许不同的设置,例如： theme, charts layout, axes extent, line styles, etc. 详细请参考module reference该模块参
15、数设置介绍。 Signal Analyzer介绍介绍 Save: 保存所有VPIphotonicsAnalyzer 窗口的设置，以及所有 选择的数据到当前位置 。如果显示的是某个模拟任务的 数据，数据和设置将会存到该模拟任务内，如果显示的 是外部文件的数据，那么数据将会保存在该文件中。 SaveAll 保存所有VPIphotonicsAnalyzer窗口和所有的数据到文 件中。 Save Data 只保存选择的数据到文件中，窗口的设置不保存。 Save all data 保存所有的数据到文件中，设置不保存。 Save As 保存所有VPIphotonicsAnalyzer窗口和选择的数据到用
16、户定义的文件中。 如何选择要保存的数据？ Signal Analyzer介绍介绍 Analyzer Manager: 管理要保存的数据 “save” 只有选择的Modulated Laser Spectrum的数据存在.vpa 文件中， 但是所有VPIphotonicsAnalyzer 窗口的设置将会被保存。 save all 所有窗口的设置和数据被保存在.vpa文件中，不需要手动选择 数据。Analyzer Manager 会自动选择。 The vpa file can be opened with double click, and be Deleted. Signal Analyzer介
17、绍介绍 我们可以导出图像，图片数据以及活动窗口的图形数据。 保存当前窗口下的图形数据.csv格式，可以选择存数 据 窗口1窗口2 两个窗口下的图形全部保存 如果当前活动窗口为窗口1，该窗口 下modualted signal和chirp图形全部 保存。 如果当前活动窗口的活动图形为chirp， 只有该图形被保存。 编辑全局参数编辑全局参数 把比特速率从4Gbps降到1Gbps 双击仿真系统背景窗口，调出全局参数编辑器 查看仿真结果查看仿真结果 全局参数全局参数 时间窗口TimeWindow 设置数据块的持续时间,单位秒，一般设置为包含整数个符号。 时间窗口决定了谱的分辨率，时间窗口越大，谱的分
18、辨率越高 例如： TimeWindow = 32 / 1e9 nBitRateDefault 时间窗口参数的影响时间窗口参数的影响 Discretization error! 全局参数全局参数 采样率SampleRateDefault 定义了每比特周期内的样点数目，每个符号包含的样点数目必须为整 数。 SampleRate定义仿真的带宽和信号的 时间分辨率。Sample Rate越大，时 间分辨率就越大。 例如： SampleRateDefault = 128*1e9 BitRateDefaultm Sample Rate的影响的影响 TimeWindow = 64ns Discretizat
19、ion errors! 自己创建参数自己创建参数 在RE Module-Direct Modulation 这个例子中，双击背景，打开系 统参数编辑器，创建一个新的类 ：Physical. 点击在该类下插入一个新的 参数C， 默认值设为 2.998e8 m/s. 编辑CW激光器的 EmissionFrequency 参数为 C/1550e-9. 自己创建系统自己创建系统 创建自己数据的快捷方式创建自己数据的快捷方式 1. 在C盘下创建目录:C:/Trarining2 . 打开Shortcut Manager 3 . 添加C：/Training的快捷路径 4. 选中library按钮，允许这个文
20、件中 的客户模块以link的方式防止在仿真系 统中。 如果library选择off, 当防止模块时会被询 问是以Copy还是link的方式放置。 任务任务1：保存仿真系统：保存仿真系统 1. 创建新的仿真系统 2. 保存仿真文件到C:Training 系统保存在文件系统 添加添加Module 1实例实例 添加添加module 2实例实例 移动对象移动对象 1. 用鼠标左边按钮选择要移动的对象，如果按住 键， 可以选择多个模块。 2. 用鼠标左按钮拖动对象到一个新的位置。 3. 取消选择对象 连接模块的连接模块的I/O端口端口 1. 把光标放到起始位置（输出端口）， 拖动鼠标左按钮 创建连接线。
21、注意：当鼠标在一端口上移动时，会有红 色的方框闪动。 2. 保持鼠标按钮拖动状态直到到达最终位置（输入端口） 为止。 我们可以利用快捷方式Alt-HMMM 自动连接所有相邻端口。 拷贝对象拷贝对象 1. 选择要拷贝的对象 2. 选择对象，选择，然后用粘贴对象 插入插入Ground 从 Wiring Tools中插入Ground 模块，移动并连接新插入的模块。 可以采用快捷方式Alt-HMMG 自动添加Ground 模块到开放的端口。 VPI中所有端口包括不用的端口必须进行连接！不用的端口连接Null Source或Ground模块。 编辑模块参数编辑模块参数 改变一个激光器LaserCW 的E
22、missionFrequency 为 193.2e12 1.把鼠标放到相应模块上面 2.双击鼠标左按钮，编辑参数， 按OK 按钮。 保存和运行保存和运行 任务任务2：删除对象：删除对象 把Setup1另存为Setup2后 1.选择要删除的对象（两个LaserCW ） 2.点击Delete键，或剪切 插入模块插入模块 放置模块，连接I/O端口 仿真结果仿真结果 改变一个发射机的EmissionFrequency 为193.2e12，改 变滤波器的带宽为50e9。 标注标注 创建自定义模块创建自定义模块 完整的仿真应用，保存文 件为vtmu格式。 原子/基本模块 用户模块，保存文件为 vtmg格式
23、 创建自定义模块创建自定义模块 打开Optical Systems demossimulationTechniquesge tting startedGUI example stage 2.vtmu 删除Signal analyzer模块， 添加 output输出端口模块(wiring tool 目录下面） 连接 LaserSM_RE的输出到输出 端口模块的输入端. 打开output 模块的参数编辑器， 设置form identifier和description name的参数如图. 保存成Galaxy. 模块参数设置模块参数设置 在galaxy的原理图上添加和定义模块参数 打开galaxy
24、参数编辑器，插入一个新的目录，命名为Physical 点击，在该目录下创建一个新的参数,如图： 我们还需要创建Bit Rate和Sample Rate作为新的Galaxy参数. 1.打开CoderDriver_OOK的参数编辑器 2.选中参数SampleRate,右击鼠标，选择Create schematic parameter. 3.选中参数BitRate,右击鼠标，选择选择create schematic parameter. 4.双击galaxy的背景，检查这些参数是否已经添加到了参数 编辑器中。 模块参数设置模块参数设置 参数是从上向下传递的。Star的参数来自于模块的参数传递，而不是
25、 star本身相关参数的定义。 Coder driver OOK LaserSM_RE module parameter Galaxy module parameter: 参 数 传 递 参 数 传 递 Galaxy保存保存 我们在保存时，有 三种保存位置可选 。 编辑仿真系统中的 Galaxy会具有不同 的效果。 创建Galaxy 保存在设计包resource Folder 保存在我的工作目录保存在library 编辑 Galaxy（look inside)会编辑resource folder内的本地拷贝（只影响本仿真系统） 编辑 Galaxy（look inside)会编辑我的工作目录内的主 要拷贝（会影响本人其他采用该模块的仿真系统） 编辑 Galaxy （look inside)会编 辑Library内的主要 拷贝（会影响团队 采用该模块的仿真 系统） 把该图标拖到Universe 没有Galaxy 把该图标拖到Universe把该图标拖到Universe 具有Link标志的Galaxy Galaxy