Telekomunikasi, sains dan amalan penghantaran maklumat dengan kaedah elektromagnetik. Telekomunikasi moden berpusat pada masalah yang terlibat dalam penghantaran maklumat yang banyak dalam jarak jauh tanpa merosakkan kerugian akibat bunyi bising dan gangguan. Komponen asas sistem telekomunikasi digital moden mesti mampu menghantar isyarat suara, data, radio, dan televisyen. Transmisi digital digunakan untuk mencapai kebolehpercayaan yang tinggi dan kerana kos sistem peralihan digital jauh lebih rendah daripada kos sistem analog. Untuk menggunakan transmisi digital, bagaimanapun, isyarat analog yang membentuk sebagian besar komunikasi suara, radio, dan televisyen harus menjalani proses penukaran analog-ke-digital. (Dalam pengiriman data, langkah ini dilewati kerana isyaratnya sudah dalam bentuk digital; kebanyakan komunikasi televisyen, radio, dan suara, bagaimanapun, menggunakan sistem analog dan mesti didigitalkan.) Dalam banyak kes, isyarat digital dilewatkan melalui sumber pengekod, yang menggunakan sebilangan formula untuk mengurangkan maklumat binari yang berlebihan. Setelah pengekodan sumber, isyarat yang didigitalkan diproses dalam pengekod saluran, yang memperkenalkan maklumat berlebihan yang memungkinkan kesalahan dikesan dan diperbetulkan. Isyarat yang dikodkan dibuat sesuai untuk transmisi dengan modulasi ke gelombang pembawa dan dapat dijadikan bagian dari isyarat yang lebih besar dalam proses yang dikenali sebagai multiplexing. Isyarat multipleks kemudian dihantar ke saluran penghantaran pelbagai akses. Setelah penghantaran, proses di atas dibalikkan pada akhir penerimaan, dan maklumat diekstrak.
Artikel ini menerangkan komponen sistem telekomunikasi digital seperti yang dinyatakan di atas. Untuk perincian mengenai aplikasi tertentu yang menggunakan sistem telekomunikasi, lihat artikel telepon, telegraf, faks, radio, dan televisyen. Penghantaran melalui wayar elektrik, gelombang radio, dan gentian optik dibincangkan di media telekomunikasi. Untuk gambaran keseluruhan jenis rangkaian yang digunakan dalam penghantaran maklumat, lihat rangkaian telekomunikasi.
Penukaran analog ke digital
Dalam penghantaran maklumat pertuturan, audio, atau video, objeknya adalah kesetiaan tinggi - iaitu, penyiaran semula mesej aslinya dengan sebaik mungkin tanpa penurunan yang dikenakan oleh gangguan isyarat dan kebisingan. Asas telekomunikasi yang bebas bunyi dan bebas gangguan adalah isyarat binari. Isyarat termudah yang boleh digunakan untuk menghantar mesej, isyarat binari hanya terdiri daripada dua nilai yang mungkin. Nilai-nilai ini ditunjukkan oleh digit binari, atau bit, 1 dan 0. Kecuali bunyi dan distorsi yang diambil semasa penghantaran cukup besar untuk mengubah isyarat binari dari satu nilai ke nilai yang lain, nilai yang betul dapat ditentukan oleh penerima sehingga penerimaan yang sempurna dapat berlaku.
Sekiranya maklumat yang akan dihantar sudah dalam bentuk binari (seperti dalam komunikasi data), tidak perlu isyarat dikodekan secara digital. Tetapi komunikasi suara biasa yang berlaku melalui telefon tidak dalam bentuk binari; banyak maklumat yang dikumpulkan untuk penghantaran dari probe ruang angkasa, juga isyarat televisyen atau radio dikumpulkan untuk penghantaran melalui pautan satelit. Isyarat seperti itu, yang selalu berubah-ubah di antara pelbagai nilai, dikatakan analog, dan dalam sistem komunikasi digital isyarat analog mesti ditukar menjadi bentuk digital. Proses membuat penukaran isyarat ini disebut penukaran analog-ke-digital (A / D).
Persampelan
Penukaran analog-ke-digital bermula dengan pensampelan, atau mengukur amplitud bentuk gelombang analog pada seketika masa diskrit yang sama jaraknya. Fakta bahawa sampel gelombang yang terus-menerus berubah dapat digunakan untuk mewakili gelombang itu bergantung pada anggapan bahawa gelombang itu terkendali dalam kadar variasinya. Kerana isyarat komunikasi sebenarnya adalah gelombang yang kompleks - pada dasarnya jumlah sejumlah gelombang sinus komponen, yang semuanya mempunyai amplitud dan fasa yang tepat - kadar variasi gelombang kompleks dapat diukur dengan frekuensi ayunan semua komponennya. Perbezaan antara kadar ayunan maksimum (atau frekuensi tertinggi) dan kadar ayunan minimum (atau frekuensi terendah) gelombang sinus yang membentuk isyarat dikenali sebagai lebar jalur (B) isyarat. Lebar jalur dengan demikian mewakili julat frekuensi maksimum yang ditempati oleh isyarat. Sekiranya isyarat suara mempunyai frekuensi minimum 300 hertz dan frekuensi maksimum 3,300 hertz, lebar jalur adalah 3,000 hertz, atau 3 kilohertz. Isyarat audio umumnya menggunakan lebar jalur sekitar 20 kilohertz, dan isyarat video standard menempati kira-kira 6 juta hertz, atau 6 megahertz.
Konsep lebar jalur adalah pusat semua telekomunikasi. Dalam penukaran analog-ke-digital, terdapat teorema asas bahawa isyarat analog dapat ditunjukkan secara unik oleh sampel diskrit yang jaraknya tidak lebih dari satu lebih dua kali lebar jalur (1 / 2B). Teorema ini biasanya disebut sebagai teorema persampelan, dan selang persampelan (1 / 2B saat) disebut sebagai selang Nyquist (setelah jurutera elektrik Amerika kelahiran Sweden, Harry Nyquist). Sebagai contoh selang Nyquist, dalam praktik telefon masa lalu lebar jalur, biasanya tetap pada 3.000 hertz, diambil sampel sekurang-kurangnya setiap 1 / 6,000 saat. Dalam praktik semasa 8,000 sampel diambil sesaat, untuk meningkatkan julat frekuensi dan kesetiaan perwakilan ucapan.
