telekomunikácie

telekomunikácie, veda a prax pri prenose informácií elektromagnetickými prostriedkami. Moderné telekomunikačné centrá sa zameriavajú na problémy spojené s prenosom veľkého množstva informácií na veľké vzdialenosti bez toho, aby došlo k poškodeniu hlukom a rušením. Základné komponenty moderného digitálneho telekomunikačného systému musia byť schopné prenášať hlasové, dátové, rozhlasové a televízne signály. Digitálny prenos sa používa na dosiahnutie vysokej spoľahlivosti a pretože náklady na digitálne prepínacie systémy sú oveľa nižšie ako náklady na analógové systémy. Aby však bolo možné využívať digitálny prenos, analógové signály, ktoré tvoria najviac hlasovej, rádiovej a televíznej komunikácie, musia byť podrobené procesu konverzie z analógového na digitálny. (Pri prenose údajov je tento krok vynechaný, pretože signály sú už v digitálnej podobe; väčšina televíznej, rozhlasovej a hlasovej komunikácie však používa analógový systém a musí sa digitalizovať.) V mnohých prípadoch sa digitalizovaný signál prenáša cez zdroj enkodér, ktorý používa množstvo vzorcov na zníženie nadbytočných binárnych informácií. Po zdrojovom kódovaní sa digitalizovaný signál spracuje v kanálovom kódovači, ktorý zavádza redundantné informácie, ktoré umožňujú detekciu a opravu chýb. Kódovaný signál je vhodný na prenos moduláciou na nosnú vlnu a môže sa stať súčasťou väčšieho signálu v procese známom ako multiplexovanie. Multiplexovaný signál sa potom vysiela do prenosového kanála s viacerými prístupmi. Po prenose sa vyššie uvedený proces na prijímajúcom konci obráti a informácie sa extrahujú.

Tento článok popisuje komponenty digitálneho telekomunikačného systému, ako je uvedené vyššie. Podrobnosti o konkrétnych aplikáciách, ktoré využívajú telekomunikačné systémy, nájdete v článkoch telefón, telegraf, fax, rádio a televízia. Prenos cez elektrické drôty, rádiové vlny a optické vlákna je diskutovaný v telekomunikačných médiách. Prehľad typov sietí používaných pri prenose informácií nájdete v telekomunikačnej sieti.

Analógovo-digitálna konverzia

Pri prenose hovorených, zvukových alebo obrazových informácií je objektom vysoká vernosť - to je najlepšia možná reprodukcia pôvodnej správy bez degradácie spôsobenej skreslením signálu a šumom. Základom relatívne bezhlukovej a skresľujúcej telekomunikácie je binárny signál. Najjednoduchší možný signál akéhokoľvek druhu, ktorý môže byť použitý na prenos správ, pozostáva z binárneho signálu iba z dvoch možných hodnôt. Tieto hodnoty sú reprezentované binárnymi číslicami alebo bitmi 1 a 0. Pokiaľ šum a skreslenie zaznamenané počas prenosu nie sú dostatočne veľké na to, aby zmenili binárny signál z jednej hodnoty na druhú, prijímač môže určiť správnu hodnotu tak, aby môže dôjsť k dokonalému príjmu.

Ak sú informácie, ktoré sa majú prenášať, už binárne (ako v dátovej komunikácii), nie je potrebné digitálne kódovať signál. Bežné hlasové komunikácie, ktoré sa uskutočňujú prostredníctvom telefónu, však nie sú binárne; veľa informácií sa nezískava ani na prenos z vesmírnej sondy, ani sa nezískavajú televízne ani rádiové signály na prenos prostredníctvom satelitného spojenia. Takéto signály, ktoré sa neustále menia v rozmedzí hodnôt, sa považujú za analógové av digitálnych komunikačných systémoch sa analógové signály musia konvertovať do digitálnej formy. Proces vykonania tejto konverzie signálu sa nazýva analógovo-digitálna (A / D) konverzia.

Vzorkovanie

Analógovo-digitálna konverzia začína vzorkovaním alebo meraním amplitúdy analógového priebehu signálu v rovnakých vzdialených časových odstupoch. Skutočnosť, že vzorky stále sa meniacej vlny sa môžu použiť na znázornenie tejto vlny, sa spolieha na predpoklad, že vlna je obmedzená svojou rýchlosťou variácie. Pretože komunikačný signál je v skutočnosti komplexná vlna - v podstate súčet viacerých zložených sinusových vĺn, z ktorých všetky majú svoje vlastné presné amplitúdy a fázy - rýchlosť zmeny komplexnej vlny sa môže merať frekvenciami oscilácie všetkých jej komponenty. Rozdiel medzi maximálnou rýchlosťou oscilácie (alebo najvyššou frekvenciou) a minimálnou rýchlosťou oscilácie (alebo najnižšou frekvenciou) sínusových vĺn tvoriacich signál sa nazýva šírka pásma (B) signálu. Šírka pásma teda predstavuje maximálny frekvenčný rozsah obsadený signálom. V prípade hlasového signálu s minimálnou frekvenciou 300 hertzov a maximálnou frekvenciou 3 300 hertzov je šírka pásma 3 000 hertzov alebo 3 kHz. Audio signály obyčajne zaberajú asi 20 kilohertz šírky pásma a štandardné video signály zaberajú približne 6 miliónov hertzov alebo 6 megahertzov.

Koncept šírky pásma je ústredným bodom všetkej telekomunikácie. Pri analógovo-digitálnej konverzii existuje zásadná veta, že analógový signál môže byť jedinečne reprezentovaný diskrétnymi vzorkami rozmiestnenými nie viac ako jedna od dvojnásobku šírky pásma (1/2B) od seba. Táto veta sa bežne nazýva vzorkovacia veta a interval vzorkovania (1/2 B sekundy) sa označuje ako Nyquistov interval (po švédskom elektrickom inžinierovi Harrym Nyquistovi). Ako príklad Nyquistovho intervalu sa v minulej telefonickej praxi vzorkovala šírka pásma, obvykle stanovená na 3000 hertzov, najmenej každých 1/6 000 sekúnd. V súčasnej praxi sa odoberá 8 000 vzoriek za sekundu, aby sa zvýšil frekvenčný rozsah a vernosť vyjadrenia reči.