Telekommunikation, Wissenschaft und Praxis der Informationsübertragung mit elektromagnetischen Mitteln. Die moderne Telekommunikation konzentriert sich auf die Probleme, die mit der Übertragung großer Informationsmengen über große Entfernungen verbunden sind, ohne Verluste durch Lärm und Störungen zu beschädigen. Die Grundkomponenten eines modernen digitalen Telekommunikationssystems müssen Sprach-, Daten-, Radio- und Fernsehsignale übertragen können. Die digitale Übertragung wird eingesetzt, um eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen und weil die Kosten für digitale Vermittlungssysteme viel niedriger sind als die Kosten für analoge Systeme. Um die digitale Übertragung nutzen zu können, müssen die analogen Signale, aus denen die meisten Sprach-, Radio- und Fernsehkommunikationen bestehen, einer Analog-Digital-Wandlung unterzogen werden. (Bei der Datenübertragung wird dieser Schritt umgangen, da die Signale bereits in digitaler Form vorliegen. Die meisten Fernseh-, Radio- und Sprachkommunikationen verwenden jedoch das analoge System und müssen digitalisiert werden.) In vielen Fällen wird das digitalisierte Signal durch eine Quelle geleitet Encoder, der eine Reihe von Formeln verwendet, um redundante binäre Informationen zu reduzieren. Nach der Quellcodierung wird das digitalisierte Signal in einem Kanalcodierer verarbeitet, der redundante Informationen einführt, mit denen Fehler erkannt und korrigiert werden können. Das codierte Signal wird zur Übertragung durch Modulation auf eine Trägerwelle geeignet gemacht und kann in einem als Multiplexing bekannten Prozess Teil eines größeren Signals gemacht werden. Das gemultiplexte Signal wird dann in einen Übertragungskanal mit Mehrfachzugriff gesendet. Nach der Übertragung wird der obige Prozess auf der Empfangsseite umgekehrt und die Information wird extrahiert.
Dieser Artikel beschreibt die oben beschriebenen Komponenten eines digitalen Telekommunikationssystems. Einzelheiten zu bestimmten Anwendungen, die Telekommunikationssysteme verwenden, finden Sie in den Artikeln Telefon, Telegraph, Fax, Radio und Fernsehen. Die Übertragung über elektrische Leitungen, Funkwellen und Lichtwellenleiter wird in Telekommunikationsmedien diskutiert. Eine Übersicht über die Arten von Netzwerken, die bei der Informationsübertragung verwendet werden, finden Sie unter Telekommunikationsnetz.
Analog-Digital-Wandlung
Bei der Übertragung von Sprach-, Audio- oder Videoinformationen ist das Objekt eine hohe Wiedergabetreue, dh die bestmögliche Wiedergabe der Originalnachricht ohne die durch Signalverzerrung und Rauschen verursachten Beeinträchtigungen. Die Basis einer relativ rauschfreien und verzerrungsfreien Telekommunikation ist das Binärsignal. Das binärste Signal ist das einfachste Signal jeglicher Art, das zur Übertragung von Nachrichten verwendet werden kann. Es besteht nur aus zwei möglichen Werten. Diese Werte werden durch die Binärziffern oder Bits 1 und 0 dargestellt. Sofern das während der Übertragung aufgenommene Rauschen und die Verzerrung nicht groß genug sind, um das Binärsignal von einem Wert auf einen anderen zu ändern, kann der Empfänger den korrekten Wert bestimmen perfekter Empfang kann auftreten.
Wenn die zu übertragenden Informationen bereits in binärer Form vorliegen (wie bei der Datenkommunikation), muss das Signal nicht digital codiert werden. Gewöhnliche Sprachkommunikation über ein Telefon erfolgt jedoch nicht in binärer Form. Weder werden viele Informationen für die Übertragung von einer Raumsonde gesammelt, noch werden die Fernseh- oder Radiosignale für die Übertragung über eine Satellitenverbindung gesammelt. Solche Signale, die sich in einem Wertebereich ständig ändern, werden als analog bezeichnet, und in digitalen Kommunikationssystemen müssen analoge Signale in digitale Form umgewandelt werden. Der Vorgang der Signalumwandlung wird als Analog-Digital-Wandlung (A / D) bezeichnet.
Probenahme
Die Analog-Digital-Wandlung beginnt mit der Abtastung oder der Messung der Amplitude der analogen Wellenform zu gleich beabstandeten diskreten Zeitpunkten. Die Tatsache, dass Abtastwerte einer sich kontinuierlich ändernden Welle verwendet werden können, um diese Welle darzustellen, beruht auf der Annahme, dass die Welle in ihrer Variationsrate eingeschränkt ist. Da ein Kommunikationssignal tatsächlich eine komplexe Welle ist - im Wesentlichen die Summe einer Anzahl von Komponenten-Sinuswellen, die alle ihre eigenen genauen Amplituden und Phasen haben - kann die Variationsrate der komplexen Welle durch die Schwingungsfrequenzen aller gemessen werden seine Komponenten. Die Differenz zwischen der maximalen Schwingungsrate (oder der höchsten Frequenz) und der minimalen Schwingungsrate (oder der niedrigsten Frequenz) der Sinuswellen, aus denen das Signal besteht, ist als Bandbreite (B) des Signals bekannt. Die Bandbreite repräsentiert somit den maximalen Frequenzbereich, den ein Signal einnimmt. Bei einem Sprachsignal mit einer Mindestfrequenz von 300 Hertz und einer Höchstfrequenz von 3.300 Hertz beträgt die Bandbreite 3.000 Hertz oder 3 Kilohertz. Audiosignale belegen im Allgemeinen eine Bandbreite von etwa 20 Kilohertz, und Standardvideosignale belegen etwa 6 Millionen Hertz oder 6 Megahertz.
Das Konzept der Bandbreite ist für die gesamte Telekommunikation von zentraler Bedeutung. Bei der Analog-Digital-Wandlung gibt es einen grundlegenden Satz, dass das analoge Signal eindeutig durch diskrete Abtastwerte dargestellt werden kann, die nicht mehr als eins über die doppelte Bandbreite (1 / 2B) voneinander entfernt sind. Dieser Satz wird üblicherweise als Abtastsatz bezeichnet, und das Abtastintervall (1 / 2B Sekunden) wird als Nyquist-Intervall bezeichnet (nach dem in Schweden geborenen amerikanischen Elektrotechniker Harry Nyquist). Als Beispiel für das Nyquist-Intervall wurde in der bisherigen Telefonpraxis die üblicherweise auf 3.000 Hertz festgelegte Bandbreite mindestens alle 1 / 6.000 Sekunden abgetastet. In der gegenwärtigen Praxis werden 8.000 Abtastungen pro Sekunde entnommen, um den Frequenzbereich und die Wiedergabetreue der Sprachdarstellung zu erhöhen.
