મારો આજનો લેખ એ વ્યક્તિના વિચારો છે જેણે લગભગ આકસ્મિક રીતે પ્રોગ્રામિંગનો માર્ગ અપનાવ્યો હતો (જોકે કુદરતી રીતે).

હા, હું સમજું છું કે મારો અનુભવ ફક્ત મારો અનુભવ છે, પરંતુ મને લાગે છે કે તે સામાન્ય વલણમાં સારી રીતે બંધબેસે છે. તદુપરાંત, નીચે વર્ણવેલ અનુભવ વૈજ્ઞાનિક પ્રવૃત્તિના ક્ષેત્ર સાથે વધુ સંબંધિત છે, પરંતુ શું મજાક નથી કરતું - તે બહાર ઉપયોગી થઈ શકે છે.

સોર્સ: https://xkcd.com/664/

સામાન્ય રીતે, ભૂતપૂર્વ વિદ્યાર્થીના તમામ વર્તમાન વિદ્યાર્થીઓને સમર્પિત!

અપેક્ષાઓ

જ્યારે મેં 2014 માં ઇન્ફોકોમ્યુનિકેશન ટેક્નોલોજી અને કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં મારી સ્નાતકની ડિગ્રી પૂર્ણ કરી, ત્યારે મને પ્રોગ્રામિંગની દુનિયા વિશે લગભગ કંઈ જ ખબર ન હતી. હા, બીજા ઘણા લોકોની જેમ, મેં મારા પ્રથમ વર્ષમાં "કમ્પ્યુટર સાયન્સ" વિષય લીધો - પણ, ભગવાન, તે મારા પ્રથમ વર્ષમાં હતો! તે એક અનંતકાળ છે!

સામાન્ય રીતે, મને સ્નાતકની ડિગ્રીથી ખાસ અલગ કંઈપણની અપેક્ષા નહોતી, અને જ્યારે મેં માસ્ટર પ્રોગ્રામમાં પ્રવેશ કર્યો ત્યારે "સંચાર અને સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ" નવી ટેકનોલોજીની જર્મન-રશિયન સંસ્થા.

પણ વ્યર્થ...

અમે માત્ર બીજા ઇન્ટેક હતા, અને પહેલાના છોકરાઓ હજુ પણ દૂરના જર્મની માટે તેમની બેગ પેક કરી રહ્યા હતા (માસ્ટર પ્રોગ્રામના બીજા વર્ષમાં ઇન્ટર્નશિપ છ મહિના લે છે). બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તાત્કાલિક વર્તુળમાંથી કોઈએ હજુ સુધી યુરોપિયન શિક્ષણની પદ્ધતિઓનો ગંભીરતાપૂર્વક સામનો કર્યો ન હતો, અને વિગતો વિશે પૂછનાર કોઈ નહોતું.

અમારા પ્રથમ વર્ષમાં, અલબત્ત, અમારી પાસે વિવિધ પ્રકારની પ્રેક્ટિસ હતી, જેમાં અમને સામાન્ય રીતે લોકશાહી રીતે સ્ક્રિપ્ટો લખવા (મુખ્યત્વે MATLAB ભાષામાં) અને વિવિધ ઉચ્ચ વિશિષ્ટ GUI નો ઉપયોગ કરવાની ઓફર કરવામાં આવતી હતી (એટલે ​​કે સ્ક્રિપ્ટો લખ્યા વિના - સિમ્યુલેશન. મોડેલિંગ વાતાવરણ).

કહેવાની જરૂર નથી કે, અમે, વિજ્ઞાનના ભાવિ માસ્ટર્સ, અમારી યુવાની મૂર્ખતાથી, આગની જેમ કોડ લખવાનું ટાળ્યું. અહીં, ઉદાહરણ તરીકે, MathWorks તરફથી સિમુલિંક છે: અહીં બ્લોક્સ છે, અહીં કનેક્શન્સ છે, અહીં તમામ પ્રકારના સેટિંગ્સ અને સ્વીચો છે.

સર્કિટ ડિઝાઇન અને સિસ્ટમ એન્જિનિયરિંગમાં અગાઉ કામ કરનાર વ્યક્તિ માટે મૂળ અને સમજી શકાય તેવું દૃશ્ય!

સોર્સ: https://ch.mathworks.com/help/comm/examples/parallel-concatenated-convolutional-coding-turbo-codes.html

તેથી તે અમને લાગતું હતું ...

વાસ્તવિકતા

પ્રથમ સેમેસ્ટરના વ્યવહારુ કાર્યોમાંનું એક OFDM સિગ્નલ ટ્રાન્સસીવરનો વિકાસ હતો "મોડેલિંગ અને ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટેની પદ્ધતિઓ" વિષયના ભાગ રૂપે. આ વિચાર ખૂબ જ સફળ છે: ટેક્નોલોજી હજુ પણ સુસંગત છે અને તેના ઉપયોગને કારણે ખૂબ જ લોકપ્રિય છે, ઉદાહરણ તરીકે, Wi-Fi અને LTE/LTE-A નેટવર્ક્સમાં (OFDMA ના સ્વરૂપમાં). માસ્ટર્સ માટે ટેલિકોમ સિસ્ટમના મોડેલિંગમાં તેમની કુશળતાનો અભ્યાસ કરવા માટે આ શ્રેષ્ઠ બાબત છે.

અને હવે અમને દેખીતી રીતે અવ્યવહારુ ફ્રેમ પેરામીટર્સ (જેથી ઈન્ટરનેટ પર કોઈ ઉકેલ ન જોઈએ) સાથે તકનીકી સ્પષ્ટીકરણોના ઘણા વિકલ્પો આપવામાં આવે છે, અને અમે પહેલાથી જ ઉલ્લેખિત સિમ્યુલિંક પર ધક્કો મારીએ છીએ... અને અમે ચાની કીટલી વડે માથા પર ફટકારીએ છીએ. વાસ્તવિકતાના:

• દરેક બ્લોક ઘણા અજાણ્યા પરિમાણોથી ભરપૂર છે, જે ટોપીના ડ્રોપ પર બદલવા માટે ડરામણી છે.
• સંખ્યાઓ સાથે મેનીપ્યુલેશન્સ કરવાની જરૂર છે, એવું લાગે છે, સરળ છે, પરંતુ તમારે હજી પણ હલચલ કરવી પડશે, ભગવાન મનાઈ કરે.
• કેથેડ્રલ મશીનો GUI ના ઉન્મત્ત ઉપયોગથી નોંધપાત્ર રીતે ધીમી પડી જાય છે, ઉપલબ્ધ બ્લોકની લાઇબ્રેરીઓ દ્વારા સર્ફિંગના તબક્કે પણ.
• ઘરે કંઈક સમાપ્ત કરવા માટે, તમારી પાસે સમાન સિમુલિંક હોવું જરૂરી છે. અને, હકીકતમાં, કોઈ વિકલ્પ નથી.

હા, અંતે અમે, અલબત્ત, પ્રોજેક્ટ પૂરો કર્યો, પરંતુ અમે તેને રાહતના મોટા શ્વાસ સાથે પૂર્ણ કર્યો.

થોડો સમય પસાર થયો, અને અમે માસ્ટર ડિગ્રીના પ્રથમ વર્ષના અંતમાં આવ્યા. GUI નો ઉપયોગ કરીને હોમવર્કનું પ્રમાણ જર્મન વિષયોના પ્રમાણમાં વધવા સાથે પ્રમાણસર ઘટવા લાગ્યું, જો કે તે હજુ સુધી પેરાડાઈમ શિફ્ટ સુધી પહોંચ્યું ન હતું. મારા સહિત આપણામાંના ઘણાએ, અમારા વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ્સમાં (ટૂલબોક્સના રૂપમાં હોવા છતાં), અને મોટે ભાગે પરિચિત સિમ્યુલિંકનો નહીં પણ વધુ અને વધુ ઉપયોગ કરવા માટેના અમારા નોંધપાત્ર કંપનવિસ્તારને વટાવીને.

અમારી શંકાનો મુદ્દો બીજા વર્ષના વિદ્યાર્થીઓમાંથી એકનો વાક્ય હતો (તેઓ તે સમય સુધીમાં રશિયા પાછા ફર્યા હતા):

• ભૂલી જાવ, ઓછામાં ઓછા ઇન્ટર્નશીપના સમયગાળા માટે, સિમિલિંક, મેથકેડ અને અન્ય લેબવ્યુ વિશે - હિલ પર બધું જ MATLAB માં લખેલું છે, MatLab અથવા તેના મફત "સંસ્કરણ" ઓક્ટેવનો ઉપયોગ કરીને.

નિવેદન આંશિક રીતે સાચું હોવાનું બહાર આવ્યું: ઇલમેનાઉમાં, ટૂલ્સની પસંદગી અંગેનો વિવાદ પણ સંપૂર્ણપણે ઉકેલાયો ન હતો. સાચું, પસંદગી મોટે ભાગે MATLAB, Python અને C વચ્ચે હતી.

તે જ દિવસે, મને કુદરતી ઉત્તેજના દ્વારા લેવામાં આવ્યો: શું મારે મારા OFDM ટ્રાન્સમીટર મોડેલના ભાગને સ્ક્રિપ્ટેડ સ્વરૂપમાં સ્થાનાંતરિત ન કરવું જોઈએ? માત્ર આનંદ માટે.

અને હું કામ પર ગયો.

ઉત્તરોત્તર

સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓને બદલે, હું ફક્ત આની એક લિંક આપીશ ઉત્તમ લેખ 2011 થી tgx અને સ્લાઇડ્સ પર LTE ભૌતિક સ્તર પ્રોફેસરો મિશેલ-ટીલા (TU Ilmenau). મને લાગે છે કે આ પૂરતું હશે.

"તો," મેં વિચાર્યું, "ચાલો પુનરાવર્તન કરીએ, આપણે શું મોડેલ બનાવવા જઈ રહ્યા છીએ?"
અમે મોડેલ કરીશું OFDM ફ્રેમ જનરેટર (OFDM ફ્રેમ જનરેટર).

તેમાં શું શામેલ હશે:

• માહિતી પ્રતીકો
• પાયલોટ સંકેતો
• શૂન્ય (DC)

શું (સરળતા ખાતર) આપણે આમાંથી અમૂર્ત કરીએ છીએ:

• ચક્રીય ઉપસર્ગનું મોડેલિંગ કરવાથી (જો તમે મૂળભૂત બાબતો જાણો છો, તો તેને ઉમેરવું મુશ્કેલ નહીં હોય)

વિચારણા હેઠળના મોડેલનો બ્લોક ડાયાગ્રામ. અમે વ્યસ્ત FFT (IFFT) બ્લોક પર રોકાઈશું. ચિત્ર પૂર્ણ કરવા માટે, દરેક જણ બાકીનું જાતે ચાલુ રાખી શકે છે - મેં વિભાગના શિક્ષકોને વિદ્યાર્થીઓ માટે કંઈક છોડવાનું વચન આપ્યું હતું.

ચાલો તે આપણા માટે વ્યાખ્યાયિત કરીએ. કસરત:

• પેટા-વાહકોની નિશ્ચિત સંખ્યા;
• નિશ્ચિત ફ્રેમ લંબાઈ;
• આપણે મધ્યમાં એક શૂન્ય અને ફ્રેમની શરૂઆતમાં અને અંતમાં શૂન્યની જોડી ઉમેરવી જોઈએ (કુલ, 5 ટુકડાઓ);
• માહિતી પ્રતીકોને M-PSK અથવા M-QAM નો ઉપયોગ કરીને મોડ્યુલેટ કરવામાં આવે છે, જ્યાં M એ મોડ્યુલેશન ઓર્ડર છે.

ચાલો કોડ સાથે શરૂ કરીએ.

આખી સ્ક્રિપ્ટ પરથી ડાઉનલોડ કરી શકાય છે કડી.

ચાલો ઇનપુટ પરિમાણો વ્યાખ્યાયિત કરીએ:

clear all; close all; clc

M = 4; % e.g. QPSK 
N_inf = 16; % number of subcarriers (information symbols, actually) in the frame
fr_len = 32; % the length of our OFDM frame
N_pil = fr_len - N_inf - 5; % number of pilots in the frame
pilots = [1; j; -1; -j]; % pilots (QPSK, in fact)

nulls_idx = [1, 2, fr_len/2, fr_len-1, fr_len]; % indexes of nulls

હવે અમે માહિતી ચિહ્નોના સૂચકાંકો નક્કી કરીએ છીએ, તે આધારને સ્વીકારીએ છીએ કે પાયલોટ સિગ્નલો આવશ્યકપણે શૂન્ય પહેલાં અને/અથવા પછી જવા જોઈએ:

idx_1_start = 4;
idx_1_end = fr_len/2 - 2;

idx_2_start = fr_len/2 + 2;
idx_2_end =  fr_len - 3;

પછી કાર્યનો ઉપયોગ કરીને સ્થિતિઓ નક્કી કરી શકાય છે linspace, મૂલ્યોને નજીકના પૂર્ણાંકોમાંથી સૌથી નાનામાં ઘટાડીને:

inf_idx_1 = (floor(linspace(idx_1_start, idx_1_end, N_inf/2))).'; 
inf_idx_2 = (floor(linspace(idx_2_start, idx_2_end, N_inf/2))).';

inf_ind = [inf_idx_1; inf_idx_2]; % simple concatenation

ચાલો આમાં શૂન્યની અનુક્રમણિકા ઉમેરીએ અને સૉર્ટ કરીએ:

%concatenation and ascending sorting
inf_and_nulls_idx = union(inf_ind, nulls_idx); 

તદનુસાર, પાયલોટ સિગ્નલ સૂચકાંકો બીજું બધું છે:

%numbers in range from 1 to frame length 
% that don't overlape with inf_and_nulls_idx vector
pilot_idx = setdiff(1:fr_len, inf_and_nulls_idx); 

હવે પાયલોટ સિગ્નલો સમજીએ.

અમારી પાસે ટેમ્પલેટ છે (ચલ પાયલોટ), અને ચાલો કહીએ કે અમે ઇચ્છીએ છીએ કે આ નમૂનામાંથી પાઇલોટ્સ અમારી ફ્રેમમાં ક્રમિક રીતે દાખલ કરવામાં આવે. અલબત્ત, આ લૂપમાં કરી શકાય છે. અથવા તમે મેટ્રિસિસ સાથે થોડું મુશ્કેલ રમી શકો છો - સદનસીબે MATLAB તમને પૂરતા આરામ સાથે આ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પ્રથમ, ચાલો નક્કી કરીએ કે આમાંથી કેટલા નમૂનાઓ સંપૂર્ણપણે ફ્રેમમાં ફિટ છે:

pilots_len_psudo = floor(N_pil/length(pilots));

આગળ, અમે એક વેક્ટર બનાવીએ છીએ જેમાં અમારા નમૂનાઓનો સમાવેશ થાય છે:

% linear algebra tricks:
mat_1 = pilots*ones(1, pilots_len_psudo); % rank-one matrix
resh = reshape(mat_1, pilots_len_psudo*length(pilots),1); % vectorization

અને અમે એક નાનો વેક્ટર વ્યાખ્યાયિત કરીએ છીએ જેમાં નમૂનાનો માત્ર એક ભાગ હોય છે - "પૂંછડી", જે સંપૂર્ણપણે ફ્રેમમાં ફિટ થતી નથી:

tail_len = fr_len  - N_inf - length(nulls_idx) ...
                - length(pilots)*pilots_len_psudo; 
tail = pilots(1:tail_len); % "tail" of pilots vector

અમને પાઇલોટ અક્ષરો મળે છે:

vec_pilots = [resh; tail]; % completed pilots vector that frame consists

ચાલો માહિતી પ્રતીકો તરફ આગળ વધીએ, એટલે કે, અમે એક સંદેશ બનાવીશું અને તેને મોડ્યુલેટ કરીશું:

message = randi([0 M-1], N_inf, 1); % decimal information symbols

if M >= 16
    info_symbols = qammod(message, M, pi/4);
else
    info_symbols = pskmod(message, M, pi/4);
end 

બધું તૈયાર છે! ફ્રેમ એસેમ્બલીંગ:

%% Frame construction
frame = zeros(fr_len,1);
frame(pilot_idx) = vec_pilots;
frame(inf_ind) = info_symbols

તમારે આના જેવું કંઈક મેળવવું જોઈએ:

frame =

   0.00000 + 0.00000i
   0.00000 + 0.00000i
   1.00000 + 0.00000i
  -0.70711 - 0.70711i
  -0.70711 - 0.70711i
   0.70711 + 0.70711i
   0.00000 + 1.00000i
  -0.70711 + 0.70711i
  -0.70711 + 0.70711i
  -1.00000 + 0.00000i
  -0.70711 + 0.70711i
  -0.70711 - 0.70711i
   0.00000 - 1.00000i
   0.70711 + 0.70711i
   1.00000 + 0.00000i
   0.00000 + 0.00000i
   0.00000 + 1.00000i
   0.70711 - 0.70711i
  -0.70711 + 0.70711i
  -1.00000 + 0.00000i
  -0.70711 + 0.70711i
   0.70711 + 0.70711i
   0.00000 - 1.00000i
  -0.70711 - 0.70711i
   0.70711 + 0.70711i
   1.00000 + 0.00000i
   0.70711 - 0.70711i
   0.00000 + 1.00000i
   0.70711 - 0.70711i
  -1.00000 + 0.00000i
   0.00000 + 0.00000i
   0.00000 + 0.00000i

"આનંદ!" - મેં સંતોષપૂર્વક વિચાર્યું અને લેપટોપ બંધ કર્યું. બધું કરવામાં મને થોડા કલાકો લાગ્યા: કોડ લખવા, કેટલાક Matlab કાર્યો શીખવા અને ગાણિતિક યુક્તિઓ દ્વારા વિચારવાનો સમાવેશ થાય છે.

પછી મેં કયા તારણો કાઢ્યા?

વ્યક્તિલક્ષી:

• લેખન સંહિતા સુખદ અને કવિતા સમાન છે!
• કોમ્યુનિકેશન અને સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ ક્ષેત્ર માટે સ્ક્રિપ્ટીંગ એ સૌથી અનુકૂળ સંશોધન પદ્ધતિ છે.

ઉદ્દેશ્ય:

• તોપમાંથી સ્પેરો મારવાની જરૂર નથી (જ્યાં સુધી આવા શૈક્ષણિક ધ્યેય, અલબત્ત, મૂલ્યવાન ન હોય): સિમુલિંકનો ઉપયોગ કરીને, અમે એક અત્યાધુનિક સાધન વડે એક સરળ સમસ્યાનું નિરાકરણ કરવાનું શરૂ કર્યું.
• GUI સારું છે, પરંતુ "હૂડ હેઠળ" શું સમાયેલ છે તે સમજવું વધુ સારું છે.

અને હવે, વિદ્યાર્થી બનવાથી દૂર હોવાને કારણે, હું વિદ્યાર્થી સમુદાયને નીચે મુજબ કહેવા માંગુ છું:

• તે માટે જાઓ!

કોડ લખવાનો પ્રયાસ કરો, ભલે તે શરૂઆતમાં ખરાબ હોય. પ્રોગ્રામિંગ સાથે, અન્ય કોઈપણ પ્રવૃત્તિની જેમ, સૌથી મુશ્કેલ ભાગ શરૂઆત છે. અને વહેલા શરૂ કરવું વધુ સારું છે: જો તમે વૈજ્ઞાનિક છો અથવા તો માત્ર એક તકનીકી છો, તો વહેલા કે પછી તમારે આ કુશળતાની જરૂર પડશે.

• માંગ!

શિક્ષકો અને નિરીક્ષકો પાસેથી પ્રગતિશીલ અભિગમો અને સાધનોની માંગ કરો. જો આ શક્ય છે, અલબત્ત ...

• બનાવો!

જો શૈક્ષણિક કાર્યક્રમના માળખામાં ન હોય તો, શિખાઉ માણસના તમામ ચાંદાને દૂર કરવાનું બીજું ક્યાં સારું છે? તમારી કૌશલ્યો બનાવો અને તેને સુધારી લો - ફરીથી, તમે જેટલું વહેલું શરૂ કરો, તેટલું સારું.

બધા દેશોના મહત્વાકાંક્ષી પ્રોગ્રામરો, એક થાઓ!

PS

વિદ્યાર્થીઓ સાથેના મારા સીધા સંબંધોને રેકોર્ડ કરવા માટે, હું બે રેક્ટરો સાથે 2017નો યાદગાર ફોટો જોડી રહ્યો છું: પીટર શર્ફ (જમણી બાજુએ) અને આલ્બર્ટ ખારીસોવિચ ગિલમુતડીનોવ (ડાબી બાજુએ).

ઓછામાં ઓછા આ કોસ્ચ્યુમ માટે તે પ્રોગ્રામને સમાપ્ત કરવા યોગ્ય હતો! (મજાક)

સોર્સ: www.habr.com