Telecomunicação, ciência e prática de transmissão de informações por meios eletromagnéticos. As telecomunicações modernas estão centradas nos problemas envolvidos na transmissão de grandes volumes de informações a longas distâncias, sem danificar as perdas devido a ruídos e interferências. Os componentes básicos de um moderno sistema de telecomunicações digitais devem ser capazes de transmitir sinais de voz, dados, rádio e televisão. A transmissão digital é empregada para obter alta confiabilidade e porque o custo dos sistemas de comutação digital é muito menor que o custo dos sistemas analógicos. Para usar a transmissão digital, no entanto, os sinais analógicos que compõem a maioria das comunicações de voz, rádio e televisão devem ser submetidos a um processo de conversão de analógico para digital. (Na transmissão de dados, essa etapa é ignorada porque os sinais já estão no formato digital; a maioria das comunicações de televisão, rádio e voz, no entanto, usa o sistema analógico e deve ser digitalizada.) Em muitos casos, o sinal digitalizado é transmitido por uma fonte codificador, que emprega várias fórmulas para reduzir informações binárias redundantes. Após a codificação da fonte, o sinal digitalizado é processado em um codificador de canal, que introduz informações redundantes que permitem detectar e corrigir erros. O sinal codificado é tornado adequado para transmissão por modulação em uma onda portadora e pode fazer parte de um sinal maior em um processo conhecido como multiplexação. O sinal multiplexado é então enviado para um canal de transmissão de acesso múltiplo. Após a transmissão, o processo acima é revertido no final do recebimento e as informações são extraídas.
Este artigo descreve os componentes de um sistema de telecomunicações digitais, conforme descrito acima. Para obter detalhes sobre aplicativos específicos que utilizam sistemas de telecomunicações, consulte os artigos telefone, telégrafo, fax, rádio e televisão. A transmissão por fio elétrico, onda de rádio e fibra óptica é discutida na mídia de telecomunicações. Para uma visão geral dos tipos de redes usadas na transmissão de informações, consulte rede de telecomunicações.
Conversão analógico-digital
Na transmissão de informações de fala, áudio ou vídeo, o objeto é de alta fidelidade - ou seja, a melhor reprodução possível da mensagem original sem as degradações impostas pela distorção e ruído do sinal. A base das telecomunicações relativamente sem ruído e sem distorção é o sinal binário. O sinal mais simples possível de qualquer tipo que possa ser empregado para transmitir mensagens, o sinal binário consiste em apenas dois valores possíveis. Esses valores são representados pelos dígitos binários, ou bits, 1 e 0. A menos que o ruído e a distorção captados durante a transmissão sejam grandes o suficiente para alterar o sinal binário de um valor para outro, o valor correto pode ser determinado pelo receptor para que pode ocorrer uma recepção perfeita.
Se a informação a ser transmitida já estiver na forma binária (como na comunicação de dados), não é necessário que o sinal seja codificado digitalmente. Mas as comunicações de voz comuns que ocorrem por meio de um telefone não estão na forma binária; nem grande parte da informação é coletada para transmissão a partir de uma sonda espacial, nem os sinais de televisão ou rádio são coletados para transmissão através de um link de satélite. Diz-se que esses sinais, que variam continuamente entre uma faixa de valores, são analógicos e, nos sistemas de comunicações digitais, os sinais analógicos devem ser convertidos para a forma digital. O processo de fazer essa conversão de sinal é chamado de conversão de analógico para digital (A / D).
Amostragem
A conversão de analógico para digital começa com amostragem ou medição da amplitude da forma de onda analógica em instantes de tempo discretos, igualmente espaçados. O fato de que amostras de uma onda que varia continuamente pode ser usada para representar essa onda depende da suposição de que a onda está restrita em sua taxa de variação. Como um sinal de comunicação é realmente uma onda complexa - essencialmente a soma de um número de ondas senoidais componentes, todas com amplitudes e fases precisas - a taxa de variação da onda complexa pode ser medida pelas frequências de oscilação de todas as seus componentes. A diferença entre a taxa máxima de oscilação (ou frequência mais alta) e a taxa mínima de oscilação (ou frequência mais baixa) das ondas senoidais que compõem o sinal é conhecida como largura de banda (B) do sinal. A largura de banda representa, assim, a faixa de frequência máxima ocupada por um sinal. No caso de um sinal de voz com uma frequência mínima de 300 hertz e uma frequência máxima de 3.300 hertz, a largura de banda é de 3.000 hertz ou 3 kilohertz. Os sinais de áudio geralmente ocupam cerca de 20 kilohertz de largura de banda, e os sinais de vídeo padrão ocupam aproximadamente 6 milhões de hertz, ou 6 megahertz.
O conceito de largura de banda é central para todas as telecomunicações. Na conversão analógico para digital, existe um teorema fundamental de que o sinal analógico pode ser representado exclusivamente por amostras discretas espaçadas não mais do que uma sobre o dobro da largura de banda (1 / 2B). Esse teorema é geralmente chamado de teorema da amostragem, e o intervalo de amostragem (1 / 2B segundos) é chamado de intervalo de Nyquist (depois do engenheiro elétrico americano sueco Harry Nyquist). Como exemplo do intervalo Nyquist, na prática telefônica passada, a largura de banda, geralmente fixada em 3.000 hertz, era amostrada pelo menos a cada 1/6.000 segundo. Na prática atual, são coletadas 8.000 amostras por segundo, a fim de aumentar a faixa de frequência e a fidelidade da representação da fala.
