माझा आजचा लेख एका व्यक्तीचे विचार आहे ज्याने जवळजवळ अपघाताने प्रोग्रामिंगचा मार्ग स्वीकारला (जरी नैसर्गिकरित्या).

होय, मला समजते की माझा अनुभव फक्त माझा अनुभव आहे, परंतु मला असे वाटते की ते सामान्य ट्रेंडमध्ये चांगले बसते. शिवाय, खाली वर्णन केलेला अनुभव वैज्ञानिक क्रियाकलापांच्या क्षेत्राशी अधिक संबंधित आहे, परंतु काय गंमत नाही - हे बाहेर उपयुक्त ठरू शकते.

स्त्रोत: https://xkcd.com/664/

सर्वसाधारणपणे, माजी विद्यार्थ्याकडून सर्व वर्तमान विद्यार्थ्यांना समर्पित!

अपेक्षा

जेव्हा मी 2014 मध्ये इन्फोकम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजीज आणि कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये माझी बॅचलर पदवी पूर्ण केली, तेव्हा मला प्रोग्रामिंगच्या जगाबद्दल जवळजवळ काहीही माहित नव्हते. होय, इतर अनेकांप्रमाणे, मी माझ्या पहिल्या वर्षी "संगणक विज्ञान" विषय घेतला - पण, प्रभु, तो माझ्या पहिल्या वर्षात होता! हे अनंतकाळ आहे!

सर्वसाधारणपणे, मला बॅचलर डिग्रीपेक्षा विशेषतः वेगळ्या कशाची अपेक्षा नव्हती आणि जेव्हा मी मास्टर प्रोग्राममध्ये प्रवेश केला तेव्हा "संप्रेषण आणि सिग्नल प्रक्रिया" जर्मन-रशियन इन्स्टिट्यूट ऑफ न्यू टेक्नॉलॉजीज.

पण व्यर्थ...

आम्ही फक्त दुसरे प्रवेश घेत होतो, आणि पहिल्यापासूनची मुले अजूनही दूरच्या जर्मनीसाठी त्यांच्या बॅग पॅक करत होत्या (पदव्युत्तर पदवीच्या दुसऱ्या वर्षात इंटर्नशिपला सहा महिने लागतात). दुस-या शब्दात सांगायचे तर, युरोपियन शिक्षणाच्या पद्धतींचा अद्याप जवळच्या वर्तुळातील कोणीही गांभीर्याने सामना केला नाही आणि तपशीलांबद्दल विचारणारे कोणीही नव्हते.

आमच्या पहिल्या वर्षात, अर्थातच, आमच्याकडे विविध प्रकारच्या पद्धती होत्या, ज्यामध्ये आम्हाला सामान्यतः लोकशाही पद्धतीने स्क्रिप्ट लिहिणे (प्रामुख्याने MATLAB भाषेत) आणि विविध उच्च विशेषीकृत GUI वापरणे (या अर्थाने की स्क्रिप्ट न लिहिता - सिम्युलेशन) निवडण्याची ऑफर दिली जात असे. मॉडेलिंग वातावरण).

आम्ही, विज्ञानातील भविष्यातील मास्टर्स, आमच्या तरुणपणाच्या मूर्खपणामुळे, आगीसारखे कोड लिहिणे टाळले, हे वेगळे सांगण्याची गरज नाही. येथे, उदाहरणार्थ, मॅथवर्क्सचे सिमुलिंक आहे: येथे ब्लॉक्स आहेत, येथे कनेक्शन आहेत, येथे सर्व प्रकारच्या सेटिंग्ज आणि स्विचेस आहेत.

पूर्वी सर्किट डिझाईन आणि सिस्टम इंजिनिअरिंगमध्ये काम केलेल्या व्यक्तीला मूळ आणि समजण्याजोगे दृश्य!

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

त्यामुळे आम्हाला असं वाटलं...

वास्तव

पहिल्या सत्रातील एक व्यावहारिक कार्य म्हणजे "मॉडेलिंग आणि ऑप्टिमायझेशन" या विषयाचा भाग म्हणून OFDM सिग्नल ट्रान्सीव्हर विकसित करणे. ही कल्पना खूप यशस्वी आहे: तंत्रज्ञान अजूनही संबंधित आहे आणि त्याच्या वापरामुळे बरेच लोकप्रिय आहे, उदाहरणार्थ, वाय-फाय आणि एलटीई/एलटीई-ए नेटवर्कमध्ये (ओएफडीएमएच्या स्वरूपात). दूरसंचार प्रणाली मॉडेलिंगमध्ये मास्टर्ससाठी त्यांच्या कौशल्यांचा सराव करणे ही सर्वोत्तम गोष्ट आहे.

आणि आता आम्हाला स्पष्टपणे अव्यवहार्य फ्रेम पॅरामीटर्ससह तांत्रिक वैशिष्ट्यांचे अनेक पर्याय दिले आहेत (इंटरनेटवर उपाय शोधू नयेत म्हणून), आणि आम्ही आधीच नमूद केलेल्या सिम्युलिंकवर झेपावतो... आणि आमच्या डोक्यावर चहाची भांडी मारली जाते. वास्तवाचे:

• प्रत्येक ब्लॉक बर्याच अज्ञात पॅरामीटर्सने भरलेला आहे, जे टोपीच्या थेंबामध्ये बदलण्यासाठी धडकी भरवणारा आहे.
• संख्यांसह फेरफार करणे आवश्यक आहे, असे दिसते, सोपे आहे, परंतु तरीही तुम्हाला गडबड करावी लागेल, देव मनाई करा.
• उपलब्ध ब्लॉक्सच्या लायब्ररीतून सर्फिंगच्या टप्प्यावरही, GUI च्या उन्मत्त वापरामुळे कॅथेड्रल मशीन्स लक्षणीयरीत्या कमी होतात.
• घरी काहीतरी पूर्ण करण्यासाठी, आपल्याकडे समान सिमुलिंक असणे आवश्यक आहे. आणि, खरं तर, कोणतेही पर्याय नाहीत.

होय, शेवटी आम्ही प्रकल्प अर्थातच पूर्ण केला, पण सुटकेचा नि:श्वास सोडत आम्ही तो पूर्ण केला.

काही वेळ गेला आणि आम्ही पदव्युत्तर पदवीच्या पहिल्या वर्षाच्या शेवटी आलो. GUI वापरून गृहपाठाचे प्रमाण जर्मन विषयांच्या प्रमाणात वाढल्याने प्रमाणानुसार कमी होऊ लागले, जरी ते अद्याप पॅराडाइम शिफ्टच्या टप्प्यावर पोहोचले नव्हते. माझ्यासह आपल्यापैकी बर्‍याच जणांनी, आमच्या वैज्ञानिक प्रकल्पांमध्ये मॅटलॅबचा अधिकाधिक वापर केला (जरी टूलबॉक्सेसच्या रूपात), आणि उशिर परिचित सिम्युलिंक नाही.

आमच्या शंकांचा मुद्दा म्हणजे द्वितीय वर्षाच्या विद्यार्थ्यांपैकी एकाचा वाक्यांश होता (ते नुकतेच रशियाला परत आले होते):

• विसरा, किमान इंटर्नशिपच्या कालावधीसाठी, सिमिलिंक, मॅथकॅड आणि इतर लॅबव्ह्यू बद्दल - टेकडीवर, मॅटलॅबमध्ये स्वतः किंवा त्याची विनामूल्य "आवृत्ती" ऑक्टेव्ह वापरून सर्वकाही MATLAB मध्ये लिहिलेले आहे.

विधान अंशतः खरे ठरले: इल्मेनौमध्ये, साधनांच्या निवडीवरील विवाद देखील पूर्णपणे सोडवला गेला नाही. खरे आहे, निवड मुख्यतः MATLAB, Python आणि C मधील होती.

त्याच दिवशी, मला एक नैसर्गिक उत्साह आला: मी माझ्या ओएफडीएम ट्रान्समीटर मॉडेलचा भाग स्क्रिप्टेड फॉर्ममध्ये हस्तांतरित करू नये? फक्त गंमत म्हणून.

आणि मी कामाला लागलो.

क्रमाक्रमाने

सैद्धांतिक गणनेऐवजी, मी फक्त याची लिंक देईन उत्कृष्ट लेख 2011 पासून tgx आणि स्लाइड्सवर LTE भौतिक स्तर प्राध्यापक मिशेल-टिला (TU Ilmenau). मला वाटते की हे पुरेसे असेल.

"मग," मी विचार केला, "चला पुन्हा सांगू, आपण काय मॉडेल करणार आहोत?"
आम्ही मॉडेल करू OFDM फ्रेम जनरेटर (OFDM फ्रेम जनरेटर).

त्यात काय समाविष्ट असेल:

• माहिती चिन्हे
• पायलट सिग्नल
• शून्य (DC)

आम्ही काय (साधेपणाच्या फायद्यासाठी) यातून सार घेतो:

• चक्रीय उपसर्ग मॉडेलिंग करण्यापासून (जर तुम्हाला मूलभूत माहिती असेल तर ते जोडणे कठीण होणार नाही)

विचाराधीन मॉडेलचे ब्लॉक आकृती. आम्ही व्यस्त FFT (IFFT) ब्लॉकवर थांबू. चित्र पूर्ण करण्यासाठी, प्रत्येकजण उर्वरित स्वतःच सुरू ठेवू शकतो - मी विभागातील शिक्षकांना विद्यार्थ्यांसाठी काहीतरी सोडण्याचे वचन दिले.

चला ते स्वतःसाठी परिभाषित करूया. व्यायाम:

• उप-वाहकांची निश्चित संख्या;
• निश्चित फ्रेम लांबी;
• आपण मध्यभागी एक शून्य आणि फ्रेमच्या सुरूवातीस आणि शेवटी शून्यांची जोडी जोडली पाहिजे (एकूण, 5 तुकडे);
• माहिती चिन्हे M-PSK किंवा M-QAM वापरून सुधारित केली जातात, जेथे M हा मॉड्युलेशन ऑर्डर आहे.

चला कोडने सुरुवात करूया.

संपूर्ण स्क्रिप्ट येथून डाउनलोड केली जाऊ शकते दुवा.

चला इनपुट पॅरामीटर्स परिभाषित करूया:

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

आता आम्ही माहिती चिन्हांचे निर्देशांक निर्धारित करतो, हा आधार स्वीकारून की पायलट सिग्नल अपरिहार्यपणे शून्याच्या आधी आणि/किंवा नंतर जाणे आवश्यक आहे:

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

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

मग फंक्शन वापरून पोझिशन्स ठरवता येतात linspace, जवळच्या पूर्णांकांपैकी सर्वात लहान मूल्ये कमी करणे:

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

चला यामध्ये शून्यांची अनुक्रमणिका जोडू आणि क्रमवारी लावू:

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

त्यानुसार, पायलट सिग्नल निर्देशांक सर्व काही आहेत:

%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); 

आता पायलट सिग्नल समजून घेऊ.

आमच्याकडे टेम्प्लेट आहे (व्हेरिएबल वैमानिक) आणि समजा या टेम्प्लेटमधील पायलट आमच्या फ्रेममध्ये क्रमाक्रमाने घालावेत अशी आमची इच्छा आहे. अर्थात, हे लूपमध्ये केले जाऊ शकते. किंवा तुम्ही मॅट्रिक्ससह थोडे अवघड खेळू शकता - सुदैवाने MATLAB तुम्हाला पुरेशा आरामात हे करण्याची परवानगी देते.

प्रथम, यापैकी किती टेम्पलेट पूर्णपणे फ्रेममध्ये बसतात ते ठरवू या:

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

पुढे, आम्ही एक वेक्टर तयार करतो ज्यामध्ये आमच्या टेम्पलेट्स असतात:

% 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

आणि आम्ही एक लहान वेक्टर परिभाषित करतो ज्यामध्ये फक्त टेम्पलेटचा एक तुकडा असतो - "शेपटी", जी फ्रेममध्ये पूर्णपणे बसत नाही:

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

आम्हाला पायलट वर्ण मिळतात:

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

चला माहिती चिन्हांकडे वळूया, म्हणजे, आम्ही एक संदेश तयार करू आणि त्यास सुधारित करू:

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 

सर्व तयार आहे! फ्रेम एकत्र करणे:

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

तुम्हाला असे काहीतरी मिळाले पाहिजे:

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

"आनंद!" - मी समाधानाने विचार केला आणि लॅपटॉप बंद केला. सर्वकाही करण्यासाठी मला दोन तास लागले: कोड लिहिणे, काही मॅटलॅब फंक्शन्स शिकणे आणि गणिती युक्त्यांद्वारे विचार करणे यासह.

मग मी कोणता निष्कर्ष काढला?

व्यक्तिनिष्ठ:

• लेखन संहिता आनंददायी आणि कवितेशी मिळतेजुळते आहे!
• संप्रेषण आणि सिग्नल प्रक्रिया क्षेत्रासाठी स्क्रिप्टिंग ही सर्वात सोयीची संशोधन पद्धत आहे.

वस्तुनिष्ठ:

• तोफातून चिमण्या उडवण्याची गरज नाही (जोपर्यंत असे शैक्षणिक ध्येय अर्थातच फायदेशीर नसते): सिम्युलिंक वापरून, आम्ही एका अत्याधुनिक साधनाने एक साधी समस्या सोडविण्यास सुरुवात केली.
• GUI चांगलं आहे, पण "अंडर द हुड" काय आहे हे समजून घेणं अधिक चांगलं आहे.

आणि आता, विद्यार्थी होण्यापासून दूर असल्याने, मला विद्यार्थी बंधूंना पुढील गोष्टी सांगायच्या आहेत:

• त्यासाठी जा!

कोड लिहिण्याचा प्रयत्न करा, जरी तो सुरुवातीला वाईट असला तरीही. प्रोग्रामिंगसह, इतर कोणत्याही क्रियाकलापांप्रमाणे, सर्वात कठीण भाग म्हणजे सुरुवात. आणि आधी सुरुवात करणे चांगले आहे: जर तुम्ही शास्त्रज्ञ असाल किंवा अगदी तंत्रज्ञ असाल तर, लवकरच किंवा नंतर तुम्हाला या कौशल्याची आवश्यकता असेल.

• मागणी!

शिक्षक आणि पर्यवेक्षकांकडून प्रगतीशील दृष्टिकोन आणि साधनांची मागणी करा. हे शक्य असल्यास, नक्कीच ...

• तयार करा!

शैक्षणिक कार्यक्रमाच्या चौकटीत नसल्यास नवशिक्याच्या सर्व फोडांवर मात करणे आणखी कोठे चांगले आहे? तुमची कौशल्ये तयार करा आणि सुधारा - पुन्हा, तुम्ही जितक्या लवकर सुरुवात कराल तितके चांगले.

सर्व देशांतील इच्छुक प्रोग्रामर, एकत्र व्हा!

PS

विद्यार्थ्यांशी माझे थेट संबंध रेकॉर्ड करण्यासाठी, मी दोन रेक्टरांसह 2017 चा एक संस्मरणीय फोटो संलग्न करत आहे: पीटर शार्फ (उजवीकडे) आणि अल्बर्ट खारिसोविच गिलमुतदिनोव (डावीकडे).

निदान या वेशभूषेपुरते तरी कार्यक्रम पूर्ण करणे योग्य होते! (मस्करी)

स्त्रोत: www.habr.com