VPI中的全局参数

全局参数

全局参数指原理图中所有模块共有的变量。其中一些参数会被模块自动使用，而另一些，例如SampleRateDefault、BitRateDefault则必须在模块的参数列表中明确使用。

双击顶层原理图（vtmu，VPI Transmission Maker Universe）的背景来编辑全局参数。

默认比特率、时间窗口、默认采样率和最大质因数限制

首先应该考虑的四个全局变量是BitRateDefault、TimeWindow、SampleRateDefault和GreatestPrimeFactorLimit。

首先为每个信道选一个数据（比特）率 $B$ 。
- 例如，设置BitRateDefault=10e9;
此参数不会传递给任何模块，需要在模块中明确将其作为参数字符串输入。
- 因此，在其它模块中设置BitRate=BitRateDefault；
通过这种方法令所有Tx都使用相同的比特率。
接下来要选择每个Block中要仿真的Bit数 $M$ 。此数值与每个Bit的采样数 $S$ 一起定义了将要生成的信号中的采样数 $N$ 。仿真引擎允许使用任意数量的采样进行模拟，但FFT的速度取决于采样数的质因数分解。为了确保FFT的高效率，采样数 $N$ 的最大质因数（GreatestPrimeFactor，GPF）不应大于13，而当GPF=2时FFT速度最大。因此选择 $M$ 时应考虑GPF，确保GPF( $M$ )=2，即 $M$ 为2的幂次方 $M=2^m$ ，其中 $m$ 为整数。
- 将时间窗口设置为 $M/B$ ，例如，TimeWindow=1024/10e9；
这是以秒为单位设置Block的持续时间。较长的TimeWindow会提高仿真精度，但同样也会增加计算时间。
接下来，还需要根据GPF确定每个Bit的样本数。为确保GPF( $S$ )=2， $S$ 也必须是2的幂次方，其中 $S$ 为整数。通常 $S$ 的最小值为每比特8个样本。 $S$ 值越高意味着每个比特由大量样本表示，这能提高误码率和时序仿真计算的精度。较高的采样率也意味着仿真的带宽会更大，需求算力越高。
- 例如将默认采样率设置为 $S*B$ ，设置SampleRateDefault=8*10e9；
此参数同样不会传递给任何模块，需要在模块中明确将其作为参数字符串输入。
- 因此，在其它模块中设置SampleRate=SampleRateDefault；

对于涉及多种数据速率信号的仿真，有如下建议：为了确保所有仿真信号的符号数为整数，仿真时间窗口（TimeWindow）应为某个基本时长的整数倍，该基本时长取决于所仿真信号的波特率（符号速率）。但实际上在合理有限的时间间隔内，不可能满足所有信号整数符号的要求，因此应规定所有信号的符号速率，都为某个基本速率（最大公因数）的整数倍。例如，对于 $SR_1=40$ GBd和 $SR_2=100$ GBd的双信道，基本速率为20 GBd，最小时间窗口为 $1/(20\ \text{GBd})=5\times 10^{-11}\ \text{s}$ ，包含40 GBd信号的2个符号和100 GBd信号的5个符号，因此两个信道的最小可能样本数分别为2和5，从而确定了最小可能的GPF。此例表明，在对波特率不为2的幂次方倍数的多波特率系统仿真时，信号中不可能有2的n次方个样本。

高阶调制格式的符号数量

对于高阶调制格式，即一个符号编码的比特数超过一个的情况，以下全局参数可供各个模块引用，例如：SymbolRate，NumberOfSymbols，BitsPerSymbol和SamplesPerSymbol。

TimeWindow和BitRateDefault的默认设置如下：

TimeWindow=NumberOfSymbols/SymbolRate


    BitRateDefault=SymbolRate*BitsPerSymbol

带内噪声箱（InbandNoiseBins）

该项决定了系统内部产生的自发辐射噪声是通过噪声箱进行统计，还是直接作为随机变量叠加到采样频段内的各个样本上

InBandNoiseBins=ON可将噪声与信号分开，这对于确定性技术仿真至关重要。
InBandNoiseBins=OFF可将噪声叠加在信号上，在需要噪声与信号之间相互作用的场合发挥作用，例如非线性光纤中的信号传输调制不稳定性会导致噪声着色。

边界条件（BoundaryConditions）

此参数用于设置块内数据是周期性还是非周期性的。如果数据是周期性的，则所有频率分量都被视为1/TimeWindow的精确谐波，即最小谱分辨率为1/TimeWindow。此外，块内数据被认为代表了所有未来和过去的块的内容。这种方法被称为平稳分析（Stationary Analysis），例如，它允许从单个块内的平均功率计算出掺铒光纤放大器EDFA的饱和状态。在对色散非线性光纤进行建模时也具备若干优势。

如果边界条件是非周期性的，那么连续块中的数据将被拼接起来。这对于模拟与比特率相比具有长时间常数的组件（例如半导体激光器）很有用，因为可视化工具每更新一个数据块，仿真和激光动力学会跨越多个数据块。如果希望在一个仿真中混合使用不同类型的边界条件，例如将VPIcomponentMaker与VPItransmissionMaker相结合，可以将全局边界条件设置为Mixed，并通过对信号源设置相应的边界条件模块参数来控制信号的边界条件。

逻辑信息（LogicalInformation）

逻辑信息在WDM仿真中极其有用，因为它能识别从发射端到接收端的每个数据通道。因此，接收到的数据序列可以与发送的数据序列进行比较，从而估算误码率（BER）。因此在进行WDM的仿真时，应将LogicalInformation设置为ON。

采样模式带宽（SampleModeBandwidth）和采样模式中心频率（SampleModeCenterFrequency）

这两个参数通常不在WDM仿真中使用，但如果模块被设置为在其输出端生成样本，它们将自动用作采样频率和中心频率。

设计规则（VPIdesignRules）

在使用参数化信号这种简化的信号表示形式来分析系统性能时，许多信号特性，如信号和噪声功率、累计色散、非线性相移（SPM）、偏振模色散（DGD）等，都易于处理和可视化。这些特性是参数化信号的属性，并且会在信号通过光链路中的每个模块时被修改。DesignRules参数组决定了参数化信号属性如何被跟踪，以便在LinkAnalyzer模块和VPIdesignRules工具中进一步使用。LinkAnalyzer可以显示光链路中信号的特征，可以使用协同仿真添加自定义属性（这些属性是现有属性的函数），并进行可视化或返回到仿真环境进行后处理。VPIdesignRules是一个工具，通过应用专门创建的设计规则（或工程规则），能够快速轻松地对系统的性能进行评估。例如,BER_Q_OSNR_Rule会检查所选信号的光信噪比是否优于10分贝，或者SPM_Penalty_Rule规则会检查传输链路末端所选信道由自相位调制引起的光眼图开口损耗是否大于1分贝。这些及其他规则作为示例随VPIdesignRules应用程序一起提供，该应用程序还允许使用者创建自定义设计规则。

TrackingMode参数决定是否执行跟踪。若TrackingMode被设置为None，则不会跟踪参数化信号的属性。若TrackingMode设置为FinalValues，则进保存最终值。若TrackingMode设置为Detailed，所有跟踪数据都会沿信号路径保存。