मेरा आज का लेख एक ऐसे व्यक्ति के विचारों पर आधारित है जिसने प्रोग्रामिंग का रास्ता लगभग दुर्घटनावश (यद्यपि स्वाभाविक रूप से) अपनाया।

हां, मैं समझता हूं कि मेरा अनुभव सिर्फ मेरा अनुभव है, लेकिन मुझे ऐसा लगता है कि यह सामान्य प्रवृत्ति में अच्छी तरह फिट बैठता है। इसके अलावा, नीचे वर्णित अनुभव वैज्ञानिक गतिविधि के क्षेत्र से अधिक संबंधित है, लेकिन मज़ाक नहीं है - यह बाहर उपयोगी हो सकता है।

स्रोत: https://xkcd.com/664/

सामान्य तौर पर, एक पूर्व छात्र की ओर से सभी वर्तमान छात्रों को समर्पित!

उम्मीदों

जब मैंने 2014 में इन्फोकम्युनिकेशन टेक्नोलॉजीज और कम्युनिकेशन सिस्टम में अपनी स्नातक की डिग्री पूरी की, तो मुझे प्रोग्रामिंग की दुनिया के बारे में लगभग कुछ भी नहीं पता था। हां, कई अन्य लोगों की तरह, मैंने अपने पहले वर्ष में "कंप्यूटर विज्ञान" विषय लिया - लेकिन, भगवान, यह मेरे पहले वर्ष में था! यह एक अनंत काल रहा है!

सामान्य तौर पर, जब मैंने स्नातकोत्तर कार्यक्रम में प्रवेश किया, तो मुझे स्नातक की डिग्री से विशेष रूप से कुछ भी अलग होने की उम्मीद नहीं थी "संचार और सिग्नल प्रोसेसिंग" जर्मन-रूसी इंस्टीट्यूट ऑफ न्यू टेक्नोलॉजीज।

परन्तु सफलता नहीं मिली...

हम केवल दूसरे इंटेक में थे, और पहले के लोग अभी भी दूर जर्मनी के लिए अपना बैग पैक कर रहे थे (इंटर्नशिप में मास्टर डिग्री के दूसरे वर्ष में छह महीने लगते हैं)। दूसरे शब्दों में, तत्काल सर्कल से किसी ने भी अभी तक यूरोपीय शिक्षा के तरीकों का गंभीरता से सामना नहीं किया था, और विवरण के बारे में पूछने वाला भी कोई नहीं था।

हमारे पहले वर्ष में, निश्चित रूप से, हमारे पास विभिन्न प्रकार की प्रथाएं थीं, जिसमें हमें आम तौर पर लोकतांत्रिक रूप से स्क्रिप्ट लिखने (मुख्य रूप से मैटलैब भाषा में) और विभिन्न अत्यधिक विशिष्ट जीयूआई का उपयोग करने के बीच एक विकल्प की पेशकश की जाती थी (इस अर्थ में कि स्क्रिप्ट लिखे बिना - सिमुलेशन मॉडलिंग वातावरण)।

कहने की जरूरत नहीं है, हम, विज्ञान के भावी मास्टर्स, अपनी युवावस्था की मूर्खता के कारण, आग की तरह कोड लिखने से बचते हैं। यहां, उदाहरण के लिए, मैथवर्क्स से सिमुलिंक है: यहां ब्लॉक हैं, यहां कनेक्शन हैं, यहां सभी प्रकार की सेटिंग्स और स्विच हैं।

एक दृश्य जो उस व्यक्ति के लिए मूल और समझने योग्य है जिसने पहले सर्किट डिजाइन और सिस्टम इंजीनियरिंग में काम किया है!

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

तो हमें ऐसा लगा...

वास्तविकता

पहले सेमेस्टर के व्यावहारिक कार्यों में से एक "मॉडलिंग और अनुकूलन के तरीके" विषय के हिस्से के रूप में एक ओएफडीएम सिग्नल ट्रांसीवर का विकास था। यह विचार बहुत सफल है: प्रौद्योगिकी अभी भी प्रासंगिक है और इसके उपयोग के कारण काफी लोकप्रिय है, उदाहरण के लिए, वाई-फाई और एलटीई/एलटीई-ए नेटवर्क में (ओएफडीएमए के रूप में)। दूरसंचार प्रणालियों के मॉडलिंग में अपने कौशल का अभ्यास करने के लिए मास्टर्स के लिए यह सबसे अच्छी बात है।

और अब हमें स्पष्ट रूप से अव्यवहारिक फ्रेम मापदंडों के साथ तकनीकी विशिष्टताओं के कई विकल्प दिए गए हैं (ताकि इंटरनेट पर समाधान की तलाश न हो), और हम पहले से उल्लिखित सिमुलिंक पर झपट पड़ते हैं... और हमारे सिर पर चायदानी से वार किया जाता है वास्तविकता का:

प्रत्येक ब्लॉक बहुत सारे अज्ञात मापदंडों से भरा हुआ है, जिन्हें तुरंत बदलना डरावना है।
ऐसा लगता है कि संख्याओं के साथ हेरफेर करना सरल लगता है, लेकिन फिर भी आपको परेशान होना पड़ेगा, भगवान न करे।
उपलब्ध ब्लॉकों के पुस्तकालयों के माध्यम से सर्फिंग के चरण में भी, कैथेड्रल मशीनें जीयूआई के उन्मत्त उपयोग से काफी धीमी हो जाती हैं।
घर पर कुछ खत्म करने के लिए, आपके पास वही सिमुलिंक होना चाहिए। और, वास्तव में, कोई विकल्प नहीं है।

हां, अंत में, बेशक, हमने परियोजना पूरी कर ली, लेकिन हमने इसे राहत की जोरदार सांस के साथ पूरा किया।

कुछ समय बीत गया, और हम मास्टर डिग्री के पहले वर्ष के अंत तक पहुँच गये। जर्मन विषयों के अनुपात में वृद्धि के साथ जीयूआई का उपयोग करने वाले होमवर्क की मात्रा आनुपातिक रूप से घटने लगी, हालांकि यह अभी तक एक आदर्श बदलाव के बिंदु तक नहीं पहुंची थी। हममें से कई लोगों ने, जिनमें मैं भी शामिल हूं, निर्माण के अपने महत्वपूर्ण आयाम पर काबू पाते हुए, अपनी वैज्ञानिक परियोजनाओं में अधिक से अधिक मैटलैब का उपयोग किया (यद्यपि टूलबॉक्स के रूप में), और प्रतीत होता है कि परिचित सिमुलिंक का नहीं।

हमारे संदेह का मुद्दा दूसरे वर्ष के छात्रों में से एक का वाक्यांश था (वे उस समय तक रूस लौट आए थे):

भूल जाइए, कम से कम इंटर्नशिप की अवधि के लिए, सिमिलिंक, मैथकैड और अन्य लैबव्यू के बारे में - पहाड़ी पर, सब कुछ मैटलैब में लिखा गया है, मैटलैब या इसके मुफ्त "संस्करण" ऑक्टेव का उपयोग करके।

यह कथन आंशिक रूप से सत्य निकला: इल्मेनौ में, उपकरणों की पसंद पर विवाद भी पूरी तरह से हल नहीं हुआ था। सच है, चुनाव अधिकतर MATLAB, Python और C के बीच था।

उसी दिन, मैं एक स्वाभाविक उत्साह से भर गया: क्या मुझे ओएफडीएम ट्रांसमीटर मॉडल के अपने हिस्से को स्क्रिप्टेड रूप में स्थानांतरित नहीं करना चाहिए? सिर्फ मनोरंजन के लिए।

और मुझे काम मिल गया.

क्रमशः

सैद्धांतिक गणनाओं के बजाय, मैं बस इसका एक लिंक दूंगा उत्कृष्ट लेख 2011 से TGX और स्लाइड्स पर एलटीई भौतिक परत प्रोफेसरों मिशेल-टीला (टीयू इल्मेनौ)। मुझे लगता है ये काफी होगा.

"तो," मैंने सोचा, "चलो दोहराएँ, हम क्या मॉडल बनाने जा रहे हैं?"
हम मॉडलिंग करेंगे ओएफडीएम फ्रेम जनरेटर (ओएफडीएम फ्रेम जनरेटर)।

इसमें क्या शामिल होगा:

सूचना प्रतीक
पायलट संकेत
शून्य (डीसी)

(सरलता के लिए) हम किससे सार निकालते हैं:

चक्रीय उपसर्ग के मॉडलिंग से (यदि आप मूल बातें जानते हैं, तो इसे जोड़ना मुश्किल नहीं होगा)

विचाराधीन मॉडल का ब्लॉक आरेख। हम व्युत्क्रम एफएफटी (आईएफएफटी) ब्लॉक पर रुकेंगे। तस्वीर को पूरा करने के लिए, हर कोई बाकी को स्वयं जारी रख सकता है - मैंने विभाग के शिक्षकों से छात्रों के लिए कुछ छोड़ने का वादा किया।

आइए उन्हें स्वयं परिभाषित करें। व्यायाम:

उप-वाहकों की निश्चित संख्या;
निश्चित फ्रेम लंबाई;
हमें बीच में एक शून्य और फ्रेम के आरंभ और अंत में शून्य की एक जोड़ी जोड़नी होगी (कुल, 5 टुकड़े);
सूचना प्रतीकों को एम-पीएसके या एम-क्यूएएम का उपयोग करके संशोधित किया जाता है, जहां एम मॉड्यूलेशन ऑर्डर है।

आइए कोड से शुरू करें।

संपूर्ण स्क्रिप्ट को यहां से डाउनलोड किया जा सकता है लिंक.

आइए इनपुट पैरामीटर परिभाषित करें:

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

अब हम इस आधार को स्वीकार करते हुए सूचना प्रतीकों के सूचकांक निर्धारित करते हैं कि पायलट सिग्नल आवश्यक रूप से शून्य से पहले और/या बाद में जाने चाहिए:

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

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

फिर फ़ंक्शन का उपयोग करके स्थिति निर्धारित की जा सकती है linspace, मानों को निकटतम पूर्णांकों में से सबसे छोटे तक कम करना:

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

आइए इसमें शून्य के सूचकांक जोड़ें और क्रमबद्ध करें:

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

तदनुसार, पायलट सिग्नल सूचकांक बाकी सब कुछ हैं:

%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);

अब पायलट सिग्नल को समझते हैं.

हमारे पास एक टेम्पलेट (वेरिएबल) है पायलटों), और मान लें कि हम चाहते हैं कि इस टेम्पलेट से पायलटों को क्रमिक रूप से हमारे फ्रेम में डाला जाए। बेशक, यह एक लूप में किया जा सकता है। या आप मैट्रिसेस के साथ थोड़ा मुश्किल खेल सकते हैं - सौभाग्य से MATLAB आपको पर्याप्त आराम के साथ ऐसा करने की अनुमति देता है।

सबसे पहले, आइए यह निर्धारित करें कि इनमें से कितने टेम्पलेट फ़्रेम में पूरी तरह फिट बैठते हैं:

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

इसके बाद, हम एक वेक्टर बनाते हैं जिसमें हमारे टेम्पलेट शामिल होते हैं:

% 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

और हम एक छोटे वेक्टर को परिभाषित करते हैं जिसमें टेम्पलेट का केवल एक टुकड़ा होता है - "पूंछ", जो पूरी तरह से फ्रेम में फिट नहीं होता है:

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

हमें पायलट पात्र मिलते हैं:

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

आइए सूचना प्रतीकों की ओर बढ़ते हैं, अर्थात्, हम एक संदेश बनाएंगे और उसे संशोधित करेंगे:

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

सब तैयार है! फ़्रेम को असेंबल करना:

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

आपको कुछ इस तरह मिलना चाहिए:

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

"परम आनंद!" - मैंने संतुष्ट होकर सोचा और लैपटॉप बंद कर दिया। मुझे सब कुछ करने में कुछ घंटे लग गए: जिसमें कोड लिखना, कुछ मैटलैब फ़ंक्शंस सीखना और गणितीय युक्तियों के माध्यम से सोचना शामिल था।

तब मैंने क्या निष्कर्ष निकाला?

व्यक्तिपरक:

कोड लिखना सुखद और कविता के समान है!
संचार और सिग्नल प्रोसेसिंग के क्षेत्र के लिए स्क्रिप्टिंग सबसे सुविधाजनक शोध पद्धति है।

उद्देश्य:

गौरैयों को तोप से मारने की कोई आवश्यकता नहीं है (जब तक कि ऐसा शैक्षिक लक्ष्य, निश्चित रूप से, इसके लायक न हो): सिमुलिंक का उपयोग करके, हमने एक परिष्कृत उपकरण के साथ एक सरल समस्या को हल करना शुरू किया।
जीयूआई अच्छा है, लेकिन "हुड के नीचे" क्या शामिल है, इसे समझना बेहतर है।

और अब, एक छात्र होने से दूर रहते हुए, मैं छात्र समुदाय से निम्नलिखित कहना चाहता हूं:

अच्छा जयकार के हो!

कोड लिखने का प्रयास करें, भले ही वह शुरुआत में खराब हो। प्रोग्रामिंग में, किसी भी अन्य गतिविधि की तरह, सबसे कठिन हिस्सा शुरुआत है। और इसे पहले शुरू करना बेहतर है: यदि आप एक वैज्ञानिक हैं या सिर्फ एक तकनीकी विशेषज्ञ हैं, तो देर-सबेर आपको इस कौशल की आवश्यकता होगी।

माँग!

शिक्षकों और पर्यवेक्षकों से प्रगतिशील दृष्टिकोण और उपकरणों की मांग करें। यदि यह संभव है, तो अवश्य...

सृजन करना!

एक शैक्षिक कार्यक्रम के ढांचे के भीतर नहीं तो एक नौसिखिया के सभी दुखों से छुटकारा पाना और कहाँ बेहतर है? अपने कौशल बनाएं और निखारें - फिर, जितनी जल्दी आप शुरुआत करेंगे, उतना बेहतर होगा।

सभी देशों के महत्वाकांक्षी प्रोग्रामर, एकजुट हों!

पुनश्च

छात्रों के साथ अपने सीधे संबंध को दर्ज करने के लिए, मैं दो रेक्टरों के साथ 2017 की एक यादगार तस्वीर संलग्न कर रहा हूं: पीटर शार्फ़ (दाएं) और अल्बर्ट खारिसोविच गिलमुटदीनोव (बाएं)।

कम से कम इन वेशभूषाओं के कारण कार्यक्रम समाप्त करना उचित था! (मज़ाक कर रहा है)

स्रोत: www.habr.com

"संबंधित विशिष्टताओं वाले शुरुआती प्रोग्रामरों के लिए घोषणापत्र" या मैं जीवन में इस मुकाम तक कैसे पहुंचा

उम्मीदों

वास्तविकता

क्रमशः

तब मैंने क्या निष्कर्ष निकाला?

पुनश्च

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