Telecommunicatie, wetenschap en praktijk van het verzenden van informatie met elektromagnetische middelen. Moderne telecommunicatie concentreert zich op de problemen die gepaard gaan met het verzenden van grote hoeveelheden informatie over lange afstanden zonder verlies door ruis en interferentie te beschadigen. De basiscomponenten van een modern digitaal telecommunicatiesysteem moeten in staat zijn spraak-, data-, radio- en televisiesignalen te verzenden. Digitale transmissie wordt gebruikt om een hoge betrouwbaarheid te bereiken en omdat de kosten van digitale schakelsystemen veel lager zijn dan de kosten van analoge systemen. Om digitale transmissie te gebruiken, moeten de analoge signalen die de meeste spraak-, radio- en televisiecommunicatie vormen, worden onderworpen aan een proces van analoog-naar-digitaal-conversie. (Bij gegevensoverdracht wordt deze stap overgeslagen omdat de signalen al in digitale vorm zijn; de meeste televisie-, radio- en spraakcommunicatie gebruiken echter het analoge systeem en moeten worden gedigitaliseerd.) In veel gevallen wordt het gedigitaliseerde signaal door een bron geleid encoder, die een aantal formules gebruikt om redundante binaire informatie te verminderen. Na broncodering wordt het gedigitaliseerde signaal verwerkt in een kanaalcodeerder, die redundante informatie introduceert waarmee fouten kunnen worden gedetecteerd en gecorrigeerd. Het gecodeerde signaal is geschikt gemaakt voor transmissie door modulatie op een draaggolf en kan deel uitmaken van een groter signaal in een proces dat bekend staat als multiplexing. Het gemultiplexte signaal wordt vervolgens verzonden naar een transmissiekanaal met meervoudige toegang. Na verzending wordt het bovenstaande proces aan de ontvangende kant omgedraaid en wordt de informatie geëxtraheerd.
Dit artikel beschrijft de componenten van een digitaal telecommunicatiesysteem zoals hierboven beschreven. Voor details over specifieke toepassingen die gebruik maken van telecommunicatiesystemen, zie de artikelen telefoon, telegraaf, fax, radio en televisie. Transmissie via elektrische draad, radiogolven en optische vezels wordt besproken in telecommunicatiemedia. Voor een overzicht van de soorten netwerken die worden gebruikt in de informatieoverdracht, zie telecommunicatienetwerk.
Conversie van analoog naar digitaal
Bij de overdracht van spraak-, audio- of video-informatie is het object zeer natuurgetrouw - dat wil zeggen de best mogelijke weergave van het oorspronkelijke bericht zonder de verslechtering die wordt veroorzaakt door signaalvervorming en ruis. De basis van relatief ruisvrije en vervormingsvrije telecommunicatie is het binaire signaal. Het eenvoudigste signaal van welke soort dan ook dat kan worden gebruikt om berichten te verzenden, het binaire signaal bestaat uit slechts twee mogelijke waarden. Deze waarden worden weergegeven door de binaire cijfers, of bits, 1 en 0. Tenzij de ruis en vervorming die tijdens de verzending wordt opgevangen groot genoeg zijn om het binaire signaal van de ene naar de andere waarde te veranderen, kan de juiste waarde door de ontvanger worden bepaald, zodat perfecte ontvangst kan voorkomen.
Als de te verzenden informatie al in binaire vorm is (zoals bij datacommunicatie), hoeft het signaal niet digitaal te worden gecodeerd. Maar gewone spraakcommunicatie via de telefoon is niet in binaire vorm; evenmin wordt veel van de informatie verzameld voor verzending vanaf een ruimtesonde, noch worden de televisie- of radiosignalen verzameld voor verzending via een satellietverbinding. Dergelijke signalen, die voortdurend variëren tussen een reeks waarden, worden analoog genoemd en in digitale communicatiesystemen moeten analoge signalen worden omgezet in digitale vorm. Het proces van het maken van deze signaalconversie wordt analoog-naar-digitaal (A / D) -conversie genoemd.
Monsterneming
Analoog-naar-digitaal-conversie begint met bemonstering, of het meten van de amplitude van de analoge golfvorm op even verdeelde discrete tijdstippen. Het feit dat monsters van een continu variërende golf kunnen worden gebruikt om die golf weer te geven, is gebaseerd op de aanname dat de golf beperkt is in zijn variatiesnelheid. Omdat een communicatiesignaal eigenlijk een complexe golf is - in wezen de som van een aantal samengestelde sinusgolven, die allemaal hun eigen precieze amplituden en fasen hebben - kan de variatie in snelheid van de complexe golf worden gemeten door de trillingsfrequenties van alle zijn componenten. Het verschil tussen de maximale oscillatiesnelheid (of hoogste frequentie) en de minimale oscillatiesnelheid (of laagste frequentie) van de sinusgolven waaruit het signaal bestaat, staat bekend als de bandbreedte (B) van het signaal. Bandbreedte vertegenwoordigt dus het maximale frequentiebereik dat wordt ingenomen door een signaal. In het geval van een spraaksignaal met een minimale frequentie van 300 hertz en een maximale frequentie van 3.300 hertz, is de bandbreedte 3.000 hertz of 3 kilohertz. Audiosignalen bezetten over het algemeen ongeveer 20 kilohertz aan bandbreedte en standaard videosignalen bezetten ongeveer 6 miljoen hertz, of 6 megahertz.
Het concept van bandbreedte staat centraal in alle telecommunicatie. Bij analoog-naar-digitaal-conversie is er een fundamentele stelling dat het analoge signaal op unieke wijze kan worden gerepresenteerd door discrete monsters die niet meer dan één keer meer dan tweemaal de bandbreedte (1 / 2B) van elkaar verwijderd zijn. Deze stelling wordt gewoonlijk de steekproefstelling genoemd, en het steekproefinterval (1 / 2B seconden) wordt het Nyquist-interval genoemd (naar de in Zweden geboren Amerikaanse elektrotechnicus Harry Nyquist). Als voorbeeld van het Nyquist-interval werd in het verleden in de telefoonpraktijk de bandbreedte, gewoonlijk vastgesteld op 3.000 Hertz, ten minste elke 1/6000 seconde bemonsterd. In de huidige praktijk worden 8000 samples per seconde genomen om het frequentiebereik en de betrouwbaarheid van de spraakweergave te vergroten.
