Telecomunicacions, ciència i pràctica de la transmissió d'informació per mitjans electromagnètics. Les modernes telecomunicacions se centren en els problemes que suposa la transmissió de grans volums d'informació a llargues distàncies sense danyar pèrdues per interferències. Els components bàsics d’un modern sistema de telecomunicacions digitals han de ser capaços de transmetre senyals de veu, dades, ràdio i televisió. La transmissió digital es fa servir per aconseguir una alta fiabilitat i perquè el cost dels sistemes de commutació digital és molt inferior al cost dels sistemes analògics. Per utilitzar la transmissió digital, però, els senyals analògics que constitueixen la majoria de les comunicacions de veu, ràdio i televisió han de ser sotmesos a un procés de conversió analògic-digital. (En la transmissió de dades aquest pas s’evita perquè els senyals ja estan en forma digital; la majoria de les comunicacions de televisió, ràdio i veu, però, fan servir el sistema analògic i s’han de digitalitzar.) En molts casos, el senyal digitalitzat es passa a través d’una font. codificador, que utilitza diverses fórmules per reduir la informació binària redundant. Després de la codificació font, el senyal digitalitzat es processa en un codificador de canals, que introdueix informació redundant que permet detectar i corregir errors. El senyal codificat es fa adequat per a la seva transmissió per modulació a una ona portadora i pot formar part d'un senyal més gran en un procés conegut com a multiplexació. El senyal multiplexat s'envia a un canal de transmissió d'accés múltiple. Després de la transmissió, el procés anterior s’inverteix a l’extrem receptor i s’extreu la informació.
Aquest article descriu els components d’un sistema de telecomunicacions digitals tal com s’exposa anteriorment. Per obtenir detalls sobre aplicacions específiques que utilitzen sistemes de telecomunicacions, consulteu els articles telèfon, telègraf, fax, ràdio i televisió. La transmissió per cable elèctric, d’ona de ràdio i fibra òptica es discuteix en suports de telecomunicacions. Per obtenir una visió general dels tipus de xarxes utilitzades en la transmissió d'informació, vegeu Xarxa de telecomunicacions.
Conversió analògica a digital
En la transmissió d’informació de veu, àudio o vídeo, l’objecte és d’alta fidelitat, és a dir, la millor reproducció possible del missatge original sense les degradacions imposades per la distorsió del senyal i el soroll. La base de les telecomunicacions relativament sense soroll i sense distorsions és el senyal binari. El senyal més simple possible de qualsevol tipus que es pugui emprar per transmetre missatges, el senyal binari consta de només dos valors possibles. Aquests valors es representen amb els dígits binaris, o bits, 1 i 0. A menys que el soroll i la distorsió recollida durant la transmissió siguin prou grans per canviar el senyal binari d'un valor a un altre, el valor correcte pot determinar el receptor de manera que es pot produir una recepció perfecta.
Si la informació que s'ha de transmetre ja és de forma binària (com en la comunicació de dades), no és necessari que es codifiqui digitalment el senyal. Però les comunicacions ordinàries de veu que es realitzen mitjançant telèfon no són de forma binària; Tampoc es recopila bona part de la informació per a la transmissió d'una sonda espacial, ni els senyals de televisió o ràdio es recopilen per a la seva transmissió mitjançant un enllaç per satèl·lit. Aquests senyals, que varien contínuament entre una gamma de valors, es diu que són analògics, i en els sistemes de comunicacions digitals els senyals analògics s’han de convertir a forma digital. El procés de conversió d'aquesta senyal s'anomena conversió analògica-digital (A / D).
Mostreig
La conversió analògica a digital comença amb el mostreig, o mesurant l'amplitud de la forma d'ona analògica en instants de temps discrets igualment espaiats. El fet que es puguin utilitzar mostres d'una ona contínuament variada per representar aquesta ona es basa en el supòsit que l'ona està restringida en la seva velocitat de variació. Com que un senyal de comunicacions és en realitat una ona complexa, essencialment la suma d'un nombre d'ones sinusoïdals components, totes elles amb amplituds i fases precises, la velocitat de variació de l'ona complexa es pot mesurar per les freqüències d'oscil·lació de totes. els seus components. La diferència entre la velocitat màxima d’oscil·lació (o freqüència més alta) i la velocitat mínima d’oscil·lació (o freqüència més baixa) de les ones sinusoïdals que componen el senyal es coneix com a ample de banda (B) del senyal. L’ample de banda representa així l’interval de freqüències màxim que ocupa un senyal. En el cas d’un senyal de veu que té una freqüència mínima de 300 hertz i una freqüència màxima de 3.300 hertz, l’ample de banda és de 3.000 hertz, o 3 quilohertz. Els senyals d'àudio generalment ocupen uns 20 quilohertz d'ample de banda, i els senyals de vídeo estàndard ocupen aproximadament 6 milions d'hertz, o 6 megahertz.
El concepte d'amplada de banda és fonamental per a totes les telecomunicacions. En la conversió analògica a digital, hi ha un teorema fonamental que el senyal analògic pot estar representat exclusivament per mostres discretes separades no més d'un doble de l'ample de banda (1 / 2B). Aquest teorema es coneix comunament com el teorema de mostreig i es fa referència a l'interval de mostreig (1 / 2B segons) com a interval Nyquist (després de l'enginyer elèctric nord-americà Harry Nyquist). Com a exemple de l’interval Nyquist, en les pràctiques telefòniques anteriors es va fer un mostreig d’amplada de banda, normalment fixada en 3.000 hertz, almenys cada 1/6.000 segons. En la pràctica actual es prenen 8.000 mostres per segon, per augmentar el rang de freqüències i la fidelitat de la representació de veu.
