Tietoliikenne, tiede ja käytäntö tiedon siirtämiseen sähkömagneettisin keinoin. Nykyaikaiset telekommunikaatiokeskukset käsittelevät ongelmia, jotka liittyvät suurten tietomäärien siirtoon pitkiä matkoja vahingoittamatta melun ja häiriöiden aiheuttamia menetyksiä. Nykyaikaisen digitaalisen tietoliikennejärjestelmän peruskomponenttien on kyettävä lähettämään ääni-, data-, radio- ja televisiosignaaleja. Digitaalista siirtoa käytetään korkean luotettavuuden saavuttamiseen ja koska digitaalisten kytkentäjärjestelmien kustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin analogisten järjestelmien kustannukset. Digitaalisen siirron käyttämiseksi kuitenkin analogiset signaalit, jotka muodostavat suurimman osan ääni-, radio- ja televisioviestinnästä, on altistettava analogia-digitaalimuunnosprosessille. (Tiedonsiirrossa tämä vaihe ohitetaan, koska signaalit ovat jo digitaalisessa muodossa; suurin osa televisio-, radio- ja ääniviestinnästä kuitenkin käyttää analogista järjestelmää, ja se on digitalisoitava.) Monissa tapauksissa digitalisoitu signaali välitetään lähteen kautta kooderi, joka käyttää useita kaavoja redundanttien binaaritietojen vähentämiseksi. Lähdekoodauksen jälkeen digitalisoitu signaali prosessoidaan kanavakooderissa, joka tuo redundantin tiedon, joka mahdollistaa virheiden havaitsemisen ja korjaamisen. Koodattu signaali on tehty sopivaksi lähetettäväksi moduloimalla kantoaallolle ja se voidaan tehdä osana suurempaa signaalia prosessissa, jota kutsutaan multipleksoimiseksi. Multipleksoitu signaali lähetetään sitten monipääsyiseen siirtokanavalle. Lähetyksen jälkeen yllä oleva prosessi käännetään vastaanottopäässä ja tieto uutetaan.
Tässä artikkelissa kuvataan digitaalisen televiestintäjärjestelmän komponentit, kuten edellä on kuvattu. Lisätietoja tietoliikennejärjestelmiä hyödyntävistä sovelluksista on artikkeleissa puhelin, puhelin, faksi, radio ja televisio. Siirtämisestä sähköjohdon, radioaallon ja optisen kuidun kautta keskustellaan televiestinnässä. Katso yleiskuvaus tiedonsiirrossa käytettävistä verkkotyypeistä tietoliikenneverkosta.
Analoginen digitaalimuunnos
Puhetta, ääntä tai videotietoja välitettäessä kohde on erittäin uskollinen - toisin sanoen alkuperäisen viestin paras mahdollinen toisto ilman signaalin vääristymisen ja kohinan aiheuttamia huonontumisia. Suhteellisen meluton ja vääristymätön tietoliikenne perustuu binaariseen signaaliin. Yksinkertaisin mahdollinen signaali, jota voidaan käyttää viestien lähettämiseen, binaarinen signaali koostuu vain kahdesta mahdollisesta arvosta. Näitä arvoja edustavat binaarit tai bitit 1 ja 0. Ellei lähetyksen aikana kerätty kohina ja vääristymä ole tarpeeksi suuria binäärisignaalin muuttamiseksi yhdestä arvosta toiseen, vastaanotin voi määrittää oikean arvon siten, että täydellinen vastaanotto voi tapahtua.
Jos lähetettävä tieto on jo binaarimuodossa (kuten tietoliikenteessä), signaalia ei tarvitse koodata digitaalisesti. Mutta tavallinen puhelinliikenne, joka tapahtuu puhelimitse, ei ole binaarimuodossa; suuri osa tiedoista ei ole kerätty lähetettäväksi avaruustunnistimelta, eikä televisio- tai radiosignaaleja kerätä lähetettäväksi satelliittilinkin kautta. Tällaisten signaalien, jotka vaihtelevat jatkuvasti arvoalueella, sanotaan olevan analogisia, ja digitaalisissa viestintäjärjestelmissä analogiset signaalit on muunnettava digitaaliseen muotoon. Tämän signaalimuunnoksen tekemisprosessia kutsutaan analogia / digitaali (A / D) -muunnokseksi.
Näytteenotto
Analogisesta digitaalimuunnokseen alkaa näytteenotto tai analogisen aaltomuodon amplitudin mittaaminen yhtä etäisyydellä toisistaan erillisillä ajanhetkellä. Se tosiseikka, että jatkuvasti muuttuvan aallon näytteitä voidaan käyttää edustamaan sitä aaltoa, perustuu oletukseen, että aallon variaatiovauhti on rajoitettu. Koska tietoliikennesignaali on tosiasiassa monimutkainen aalto - lähinnä useiden komponenttien siniaaltojen summa, joilla kaikilla on omat tarkat amplitudinsa ja vaiheensa -, kompleksisen aallon variaationopeus voidaan mitata kaikkien värähtelytaajuuksilla sen komponentit. Ero signaalin muodostavien siniaaltojen suurimman värähtelynopeuden (tai korkeimman taajuuden) ja vähimmäisvärähtelynopeuden (tai alimman taajuuden) välillä tunnetaan signaalin kaistanleveytenä (B). Kaistanleveys edustaa siten signaalin käyttämää maksimitaajuusaluetta. Jos kyseessä on äänisignaali, jonka taajuus on vähintään 300 hertsiä ja maksimitaajuus 3 300 hertsiä, kaistanleveys on 3000 hertsiä tai 3 kilohertsiä. Audiosignaalit vievät yleensä noin 20 kilohertsiä kaistanleveyttä, ja tavalliset videosignaalit vievät noin 6 miljoonaa hertsiä tai 6 megahertsiä.
Kaistanleveyden käsite on keskeinen kaikessa tietoliikenteessä. Analogisesta digitaaliseen muuntamisessa on perustavanlaatuinen lause, jonka mukaan analoginen signaali voidaan yksilöllisesti edustaa erillisillä näytteillä, jotka ovat etäisyydellä enintään yhdestä yli kaksinkertaisen kaistanleveyden (1 / 2B) välillä. Tätä lausea kutsutaan yleisesti näytteenottolauseeksi, ja näytteenottoväliin (1 / 2B sekuntia) viitataan Nyquist-ajanjaksoksi (ruotsissa syntyneen amerikkalaisen sähköinsinöörin Harry Nyquistin jälkeen). Esimerkiksi Nyquist-väleistä aikaisemmassa puhelinkäytännössä kaistaleveydestä, joka yleensä vahvistettiin 3000 hertsiin, otettiin näytteitä ainakin 1/6 000 sekunnin välein. Nykyisessä käytännössä otetaan 8 000 näytettä sekunnissa puheen esityksen taajuusalueen ja uskollisuuden lisäämiseksi.
