Télécommunication, science et pratique de la transmission d'informations par des moyens électromagnétiques. Les télécommunications modernes se concentrent sur les problèmes liés à la transmission de grands volumes d'informations sur de longues distances sans perte dommageable due au bruit et aux interférences. Les composants de base d'un système de télécommunications numérique moderne doivent être capables de transmettre des signaux vocaux, de données, radio et télévision. La transmission numérique est utilisée afin d'atteindre une fiabilité élevée et parce que le coût des systèmes de commutation numériques est bien inférieur au coût des systèmes analogiques. Pour utiliser la transmission numérique, cependant, les signaux analogiques qui composent la plupart des communications vocales, radio et télévision doivent être soumis à un processus de conversion analogique-numérique. (Dans la transmission de données, cette étape est contournée car les signaux sont déjà sous forme numérique; la plupart des communications télévisées, radio et vocales, cependant, utilisent le système analogique et doivent être numérisées.) Dans de nombreux cas, le signal numérisé passe par une source encodeur, qui utilise un certain nombre de formules pour réduire les informations binaires redondantes. Après le codage source, le signal numérisé est traité dans un codeur de canal, qui introduit des informations redondantes qui permettent de détecter et de corriger les erreurs. Le signal codé est adapté à la transmission par modulation sur une onde porteuse et peut faire partie d'un signal plus important dans un processus appelé multiplexage. Le signal multiplexé est ensuite envoyé dans un canal de transmission à accès multiple. Après la transmission, le processus ci-dessus est inversé à l'extrémité de réception et les informations sont extraites.
Cet article décrit les composants d'un système de télécommunications numériques comme indiqué ci-dessus. Pour plus de détails sur des applications spécifiques qui utilisent des systèmes de télécommunications, voir les articles téléphone, télégraphe, fax, radio et télévision. La transmission sur fil électrique, ondes radio et fibre optique est discutée dans les médias de télécommunications. Pour un aperçu des types de réseaux utilisés dans la transmission d'informations, voir réseau de télécommunications.
Conversion analogique-numérique
Lors de la transmission d'informations vocales, audio ou vidéo, l'objet est de haute fidélité, c'est-à-dire la meilleure reproduction possible du message d'origine sans les dégradations imposées par la distorsion du signal et le bruit. La base des télécommunications relativement sans bruit et sans distorsion est le signal binaire. Signal le plus simple possible de toute sorte pouvant être utilisé pour transmettre des messages, le signal binaire se compose de seulement deux valeurs possibles. Ces valeurs sont représentées par les chiffres binaires, ou bits, 1 et 0. À moins que le bruit et la distorsion captés pendant la transmission soient suffisamment importants pour changer le signal binaire d'une valeur à une autre, la valeur correcte peut être déterminée par le récepteur afin que une réception parfaite peut se produire.
Si les informations à transmettre sont déjà sous forme binaire (comme dans la communication de données), il n'est pas nécessaire que le signal soit codé numériquement. Mais les communications vocales ordinaires qui se font par téléphone ne sont pas sous forme binaire; ni la plupart des informations recueillies pour la transmission à partir d'une sonde spatiale, ni les signaux de télévision ou de radio recueillis pour la transmission via une liaison satellite. De tels signaux, qui varient continuellement parmi une gamme de valeurs, sont censés être analogiques, et dans les systèmes de communications numériques, les signaux analogiques doivent être convertis sous forme numérique. Le processus de conversion de ce signal est appelé conversion analogique-numérique (A / D).
Échantillonnage
La conversion analogique-numérique commence par l'échantillonnage ou la mesure de l'amplitude de la forme d'onde analogique à des instants discrets également espacés. Le fait que des échantillons d'une onde variant continuellement puissent être utilisés pour représenter cette onde repose sur l'hypothèse que l'onde est contrainte dans sa vitesse de variation. Parce qu'un signal de communication est en fait une onde complexe - essentiellement la somme d'un certain nombre d'ondes sinusoïdales composantes, qui ont toutes leurs propres amplitudes et phases précises - le taux de variation de l'onde complexe peut être mesuré par les fréquences d'oscillation de tous ses composants. La différence entre le taux maximal d'oscillation (ou la fréquence la plus élevée) et le taux minimal d'oscillation (ou la fréquence la plus basse) des ondes sinusoïdales constituant le signal est connue sous le nom de largeur de bande (B) du signal. La bande passante représente donc la plage de fréquence maximale occupée par un signal. Dans le cas d'un signal vocal ayant une fréquence minimale de 300 hertz et une fréquence maximale de 3 300 hertz, la bande passante est de 3 000 hertz, soit 3 kilohertz. Les signaux audio occupent généralement environ 20 kilohertz de bande passante et les signaux vidéo standard occupent environ 6 millions de hertz, ou 6 mégahertz.
Le concept de bande passante est au cœur de toutes les télécommunications. Dans la conversion analogique-numérique, il existe un théorème fondamental selon lequel le signal analogique peut être représenté de manière unique par des échantillons discrets espacés d'au plus un sur deux fois la largeur de bande (1 / 2B). Ce théorème est communément appelé le théorème d'échantillonnage, et l'intervalle d'échantillonnage (1 / 2B secondes) est appelé l'intervalle de Nyquist (d'après l'ingénieur électricien américain d'origine suédoise Harry Nyquist). À titre d'exemple de l'intervalle de Nyquist, dans la pratique téléphonique antérieure, la bande passante, généralement fixée à 3 000 hertz, a été échantillonnée au moins toutes les 1/6 000 secondes. Dans la pratique actuelle, 8 000 échantillons sont prélevés par seconde, afin d'augmenter la gamme de fréquences et la fidélité de la représentation vocale.
