मेरो आजको लेख एक व्यक्तिबाट चर्को स्वरमा विचारहरू हो जसले लगभग दुर्घटनाबाट प्रोग्रामिंगको बाटो लियो (स्वाभाविक रूपमा)।

हो, म बुझ्छु कि मेरो अनुभव केवल मेरो अनुभव हो, तर यो सामान्य प्रवृत्तिमा राम्रोसँग फिट हुन्छ जस्तो लाग्छ। यसबाहेक, तल वर्णन गरिएको अनुभव वैज्ञानिक गतिविधिको क्षेत्रसँग सम्बन्धित छ, तर कसलाई थाहा छ, यो बाहिर उपयोगी हुन सक्छ।

स्रोत: https://xkcd.com/664/

सामान्यतया, पूर्व विद्यार्थीबाट सबै वर्तमान विद्यार्थीहरूलाई समर्पित!

अपेक्षाहरू

जब मैले 2014 मा इन्फोकम्युनिकेशन टेक्नोलोजी र कम्युनिकेसन सिस्टममा मेरो स्नातक डिग्री पूरा गरें, मलाई प्रोग्रामिङको संसारको बारेमा लगभग केहि थाहा थिएन। हो, अरू धेरैजस्तै, मैले मेरो पहिलो वर्षमा "कम्प्युटर विज्ञान" विषय लिएँ - तर, प्रभु, यो मेरो पहिलो वर्षमा थियो! यो एक अनन्तता भएको छ!

सामान्यतया, मैले स्नातक डिग्रीबाट विशेष रूपमा फरक केहि आशा गरेन, र जब मैले मास्टरको कार्यक्रममा प्रवेश गरें "सञ्चार र सिग्नल प्रशोधन" नयाँ प्रविधिको जर्मन-रूसी संस्थान।

तर व्यर्थमा...

हामी दोस्रो इन्टेक मात्र थियौं, र पहिलोका केटाहरू अझै टाढा जर्मनीको लागि आफ्नो झोला प्याक गर्दै थिए (इन्टर्नशिप मास्टर डिग्रीको दोस्रो वर्षमा छ महिना लाग्छ)। अर्को शब्दमा भन्नुपर्दा, तत्कालको सर्कलबाट कसैले पनि युरोपेली शिक्षाका विधिहरूबारे गम्भीरतापूर्वक सामना गरेको थिएन, र विवरणहरूको बारेमा सोध्ने कोही पनि थिएन।

हाम्रो पहिलो वर्षमा, निस्सन्देह, हामीले विभिन्न प्रकारका अभ्यासहरू गरेका थियौं, जसमा हामीलाई सामान्यतया लोकतान्त्रिक रूपमा लिपिहरू (मुख्यतया MATLAB भाषामा) र विभिन्न उच्च विशिष्टीकृत GUI हरू प्रयोग गर्ने बीचको छनोट प्रस्ताव गरिएको थियो (यस अर्थमा कि लिपिहरू नलिइकन - सिमुलेशन। मोडलिङ वातावरण)।

भन्नै पर्दैन, हामी, विज्ञानका भविष्यका मास्टरहरू, हाम्रो युवावस्थाको मूर्खताबाट, आगो जस्तो कोड लेख्नबाट जोगिन। यहाँ, उदाहरणका लागि, MathWorks बाट Simulink छ: यहाँ ब्लकहरू छन्, यहाँ जडानहरू छन्, यहाँ सबै प्रकारका सेटिङहरू र स्विचहरू छन्।

पहिले सर्किट डिजाइन र प्रणाली ईन्जिनियरिङ् मा काम गरेको एक व्यक्ति को लागि नेटिभ र बुझ्न योग्य एक दृश्य!

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

त्यसैले यो हामीलाई लाग्थ्यो ...

वास्तविकता

पहिलो सेमेस्टरको व्यावहारिक कार्यहरू मध्ये एक "मोडलिंग र अप्टिमाइजेसनका लागि विधिहरू" विषयको भागको रूपमा OFDM सिग्नल ट्रान्सीभरको विकास थियो। यो विचार धेरै सफल छ: प्रविधि अझै पनि सान्दर्भिक छ र यसको प्रयोगको कारण धेरै लोकप्रिय छ, उदाहरणका लागि, Wi-Fi र LTE/LTE-A नेटवर्कहरूमा (OFDMA को रूपमा)। यो मास्टरहरूको लागि टेलिकम प्रणाली मोडलिङमा आफ्नो सीप अभ्यास गर्न सबैभन्दा राम्रो कुरा हो।

र अब हामीलाई स्पष्ट रूपमा अव्यावहारिक फ्रेम प्यारामिटरहरूका साथ प्राविधिक विशिष्टताहरूको धेरै विकल्पहरू दिइन्छ (इन्टरनेटमा समाधान खोज्न नपरोस्) र हामी पहिले नै उल्लेख गरिएको सिमुलिंकमा हाम फाल्छौं ... र हामी टाउकोमा चियापानीले हिर्काउँछौं। वास्तविकता को:

• प्रत्येक ब्लक धेरै अज्ञात प्यारामिटरहरूले भरिएको छ, जुन टोपीको ड्रपमा परिवर्तन गर्न डरलाग्दो छ।
• संख्या संग हेरफेर गर्न आवश्यक छ, यो सरल देखिन्छ, तर तपाईं अझै पनि गडबड गर्नु पर्छ, भगवान निषेध गर्नुहोस्।
• उपलब्ध ब्लकहरूको पुस्तकालयहरू मार्फत सर्फिङको चरणमा पनि, GUI को उन्मत्त प्रयोगबाट क्याथेड्रल मेसिनहरू उल्लेखनीय रूपमा ढिलो हुन्छन्।
• घरमा केहि समाप्त गर्न को लागी, तपाईसँग समान सिमुलिंक हुनु आवश्यक छ। र, वास्तवमा, कुनै विकल्प छैन।

हो, अन्तमा हामीले पक्कै पनि परियोजना पूरा गर्‍यौं, तर हामीले राहतको ठूलो श्वासका साथ पूरा गर्यौं।

केही समय बित्यो र हामी मास्टर डिग्रीको पहिलो वर्षको अन्त्यमा आइपुग्यौं। GUI प्रयोग गर्ने गृहकार्यको मात्रा जर्मन विषयहरूको अनुपातमा वृद्धिसँगै समानुपातिक रूपमा घट्न थाल्यो, यद्यपि यो अझै प्रतिमान परिवर्तनको बिन्दुमा पुगेको थिएन। म लगायत हामी मध्ये धेरैले निर्माण गर्नको लागि हाम्रो पर्याप्त परिमाणलाई पार गर्दै, हाम्रा वैज्ञानिक परियोजनाहरूमा (टूलबक्सको रूपमा भए पनि) मातलाबलाई धेरै भन्दा धेरै प्रयोग गर्‍यौं, र जस्तो देखिने परिचित सिमुलिङ्क होइन।

हाम्रो शंकाको बिन्दु दोस्रो वर्षका विद्यार्थीहरू मध्ये एकको वाक्यांश थियो (उनीहरू भर्खरै रूस फर्केका थिए):

• बिर्सनुहोस्, कम्तिमा इन्टर्नशिपको अवधिको लागि, Similink, MathCad र अन्य LabView को बारेमा - पहाडमा, सबै कुरा MATLAB मा लेखिएको छ, MatLab वा यसको नि: शुल्क "संस्करण" Octave प्रयोग गरेर।

कथन आंशिक रूपमा सत्य भयो: Ilmenau मा, उपकरण को छनोट मा विवाद पनि पूर्ण रूपमा हल भएको थिएन। साँचो, छनोट प्रायः MATLAB, Python र C बीचको थियो।

उही दिन, मलाई एक प्राकृतिक उत्साहले लियो: मैले OFDM ट्रान्समिटर मोडेलको मेरो भागलाई स्क्रिप्टेड फारममा स्थानान्तरण गर्नु हुँदैन? रमाइलोको लागी मात्रै।

अनि काममा लागेँ ।

एक पछि अर्को

सैद्धान्तिक गणनाको सट्टा, म केवल यसको लिङ्क दिनेछु उत्कृष्ट लेख 2011 देखि tgx र स्लाइडहरूमा LTE भौतिक तह प्राध्यापकहरू मिशेल-टिला (TU Ilmenau)। मलाई लाग्छ यो पर्याप्त हुनेछ।

"त्यसोभए," मैले सोचे, "दोहोर्याउनुहोस्, हामी के मोडेलमा जाँदैछौं?"
हामी मोडल गर्नेछौं OFDM फ्रेम जनरेटर (OFDM फ्रेम जनरेटर)।

यसमा के समावेश हुनेछ:

• सूचना प्रतीकहरू
• पायलट संकेतहरू
• शून्य (DC)

के (सरलताको खातिर) हामी यसबाट सार गर्छौं:

• एक चक्रीय उपसर्ग मोडेलिङबाट (यदि तपाईलाई आधारभूत कुरा थाहा छ भने, यो थप्न गाह्रो हुनेछैन)

विचाराधीन मोडेलको ब्लक रेखाचित्र। हामी उल्टो FFT (IFFT) ब्लकमा रोकिनेछौं। तस्विर पूरा गर्न, सबैले बाँकी आफैं जारी राख्न सक्छ - मैले विभागका शिक्षकहरूलाई विद्यार्थीहरूको लागि केही छोड्ने वाचा गरें।

ती आफैंलाई परिभाषित गरौं। व्यायाम:

• उप-वाहकहरूको निश्चित संख्या;
• निश्चित फ्रेम लम्बाइ;
• हामीले बीचमा एक शून्य र फ्रेमको सुरु र अन्त्यमा शून्यको जोडी थप्नु पर्छ (कुल, 5 टुक्रा);
• जानकारी प्रतीकहरू M-PSK वा M-QAM प्रयोग गरेर परिमार्जन गरिन्छ, जहाँ M मोड्युलेसन अर्डर हो।

कोडको साथ सुरु गरौं।

सम्पूर्ण स्क्रिप्ट बाट डाउनलोड गर्न सकिन्छ लिङ्क.

इनपुट प्यारामिटरहरू परिभाषित गरौं:

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 हामी सूचना प्रतीकहरूको सूचकाङ्कहरू निर्धारण गर्छौं, यो आधार स्वीकार गर्दै कि पायलट संकेतहरू अनिवार्य रूपमा शून्यको अगाडि र/वा पछि जानुपर्छ:

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

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

त्यसपछि स्थितिहरू प्रकार्य प्रयोग गरेर निर्धारण गर्न सकिन्छ linspace, निकटतम पूर्णाङ्कहरूको सबैभन्दा सानो मानहरू घटाउँदै:

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

यसमा शून्यको अनुक्रमणिका थपौं र क्रमबद्ध गरौं:

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

तदनुसार, पायलट संकेत सूचकहरू अरू सबै छन्:

%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 संकेत बुझौं।

हामीसँग टेम्प्लेट छ (चर पायलटहरू), र हामी यस टेम्प्लेटबाट पाइलटहरू क्रमिक रूपमा हाम्रो फ्रेममा सम्मिलित गर्न चाहन्छौं भनौं। निस्सन्देह, यो एक पाश मा गर्न सकिन्छ। वा तपाइँ matrices को साथ अलि मुश्किल खेल्न सक्नुहुन्छ - सौभाग्य देखि MATLAB ले तपाइँलाई पर्याप्त आराम संग यो गर्न अनुमति दिन्छ।

पहिले, यी टेम्प्लेटहरू फ्रेममा पूर्ण रूपमा फिट हुन्छन् भनेर निर्धारण गरौं:

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

अर्को, हामी हाम्रो टेम्प्लेटहरू समावेश गर्ने भेक्टर बनाउँछौं:

% 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

र हामी एउटा सानो भेक्टर परिभाषित गर्छौं जसमा टेम्प्लेटको एउटा टुक्रा मात्र हुन्छ - "पुच्छर", जुन फ्रेममा पूर्ण रूपमा फिट हुँदैन:

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

हामीले पायलट क्यारेक्टरहरू पाउँछौं:

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

सूचना प्रतीकहरूमा जाऔं, अर्थात्, हामी सन्देश बनाउँछौं र यसलाई परिमार्जन गर्नेछौं:

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 

सबै तयार छ! फ्रेम संयोजन:

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

तपाईंले यो जस्तै केहि प्राप्त गर्नुपर्छ:

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 आनन्द!" - मैले सन्तुष्ट भएर सोचें र ल्यापटप बन्द गरें। सबै कुरा गर्न मलाई केही घण्टा लाग्यो: कोड लेख्ने, केही Matlab प्रकार्यहरू सिक्ने र गणितीय चालहरू मार्फत सोच्ने सहित।

त्यसपछि मैले के निष्कर्ष निकालें?

विषयगत:

• लेखन संहिता सुखद र कविता जस्तै छ!
• स्क्रिप्टिङ संचार र सिग्नल प्रशोधन को क्षेत्र को लागी सबै भन्दा सुविधाजनक अनुसन्धान विधि हो।

उद्देश्य:

• त्यहाँ तोपबाट भँगेराहरू गोली हान्न आवश्यक छैन (जबसम्म यस्तो प्रशिक्षण लक्ष्य, अवश्य पनि, यसको लायक छैन): सिमुलिंक प्रयोग गरेर, हामीले एक परिष्कृत उपकरणको साथ एक साधारण समस्या समाधान गर्न लाग्यौं।
• GUI राम्रो छ, तर "हुड मुनि" के समावेश छ भनेर बुझ्नु राम्रो छ।

र अब, विद्यार्थी हुनबाट टाढा हुँदा, म विद्यार्थी बिरादरीलाई निम्न भन्न चाहन्छु:

• त्यसको लागि जानुहोस्!

कोड लेख्ने प्रयास गर्नुहोस्, यद्यपि यो सुरुमा खराब छ। प्रोग्रामिङको साथ, कुनै पनि अन्य गतिविधिको रूपमा, सबैभन्दा कठिन भाग सुरुवात हो। र यो पहिले सुरु गर्न राम्रो छ: यदि तपाईं एक वैज्ञानिक वा केवल एक प्राविधिक हुनुहुन्छ भने, ढिलो वा पछि तपाईंलाई यो सीप चाहिन्छ।

• माग!

शिक्षक र पर्यवेक्षकहरूबाट प्रगतिशील दृष्टिकोण र उपकरणहरूको माग गर्नुहोस्। यदि यो सम्भव छ भने, अवश्य ...

• सिर्जना गर्नुहोस्!

शैक्षिक कार्यक्रमको ढाँचाभित्र नभएको खण्डमा शुरुवातका सबै घाउहरू हटाउन अरू कहाँ राम्रो छ? आफ्नो सीपहरू सिर्जना गर्नुहोस् र सुधार गर्नुहोस् - फेरि, तपाईंले जति चाँडो सुरु गर्नुभयो, त्यति नै राम्रो।

सबै देशका महत्वाकांक्षी प्रोग्रामरहरू, एकजुट हुनुहोस्!

PS

विद्यार्थीहरूसँगको मेरो प्रत्यक्ष सम्बन्ध रेकर्ड गर्नको लागि, म दुई रेक्टरहरूसँग 2017 को एउटा यादगार तस्बिर संलग्न गर्दैछु: Peter Scharff (दायाँ) र Albert Kharisovich Gilmutdinov (बायाँ)।

कम्तिमा यी पोशाकहरूको लागि यो कार्यक्रम समाप्त गर्न लायक थियो! (जिस्केकाे)

स्रोत: www.habr.com