Telekomunikasi, sains dan praktik transmisi informasi dengan cara elektromagnetik. Telekomunikasi modern berpusat pada masalah yang terlibat dalam mentransmisikan volume besar informasi jarak jauh tanpa merusak kehilangan karena kebisingan dan gangguan. Komponen dasar dari sistem telekomunikasi digital modern harus mampu mentransmisikan sinyal suara, data, radio, dan televisi. Transmisi digital digunakan untuk mencapai keandalan yang tinggi dan karena biaya sistem switching digital jauh lebih rendah daripada biaya sistem analog. Namun, untuk menggunakan transmisi digital, sinyal analog yang membentuk sebagian besar komunikasi suara, radio, dan televisi harus mengalami proses konversi analog-ke-digital. (Dalam transmisi data, langkah ini dilewati karena sinyal sudah dalam bentuk digital; sebagian besar televisi, radio, dan komunikasi suara, bagaimanapun, menggunakan sistem analog dan harus didigitalkan.) Dalam banyak kasus, sinyal digital dilewatkan melalui sumber encoder, yang menggunakan sejumlah rumus untuk mengurangi informasi biner yang berlebihan. Setelah pengkodean sumber, sinyal digital diproses dalam pengkode saluran, yang memperkenalkan informasi yang berlebihan yang memungkinkan kesalahan terdeteksi dan diperbaiki. Sinyal yang dikodekan dibuat sesuai untuk transmisi dengan modulasi ke gelombang pembawa dan dapat dibuat bagian dari sinyal yang lebih besar dalam proses yang dikenal sebagai multiplexing. Sinyal multipleks kemudian dikirim ke saluran transmisi multi-akses. Setelah transmisi, proses di atas dibalik di ujung penerima, dan informasi diekstraksi.
Artikel ini menjelaskan komponen sistem telekomunikasi digital sebagaimana diuraikan di atas. Untuk perincian tentang aplikasi spesifik yang menggunakan sistem telekomunikasi, lihat artikel telepon, telegraf, faks, radio, dan televisi. Transmisi melalui kabel listrik, gelombang radio, dan serat optik dibahas dalam media telekomunikasi. Untuk tinjauan umum jenis jaringan yang digunakan dalam transmisi informasi, lihat jaringan telekomunikasi.
Konversi analog-ke-digital
Dalam transmisi informasi ucapan, audio, atau video, objeknya adalah kesetiaan yang tinggi — yaitu, reproduksi terbaik dari pesan asli tanpa degradasi yang ditimbulkan oleh distorsi sinyal dan noise. Dasar dari telekomunikasi yang relatif bebas noise dan bebas distorsi adalah sinyal biner. Sinyal sesederhana mungkin dari jenis apa pun yang dapat digunakan untuk mengirimkan pesan, sinyal biner hanya terdiri dari dua nilai yang mungkin. Nilai-nilai ini diwakili oleh digit biner, atau bit, 1 dan 0. Kecuali jika noise dan distorsi yang diambil selama transmisi cukup besar untuk mengubah sinyal biner dari satu nilai ke nilai lain, nilai yang benar dapat ditentukan oleh penerima sehingga penerimaan yang sempurna dapat terjadi.
Jika informasi yang akan dikirim sudah dalam bentuk biner (seperti dalam komunikasi data), tidak perlu sinyal dikodekan secara digital. Tetapi komunikasi suara biasa yang terjadi melalui telepon tidak dalam bentuk biner; tidak banyak informasi yang dikumpulkan untuk transmisi dari wahana antariksa, maupun sinyal televisi atau radio yang dikumpulkan untuk transmisi melalui tautan satelit. Sinyal-sinyal seperti itu, yang secara terus-menerus bervariasi di antara berbagai nilai, dikatakan analog, dan dalam sistem komunikasi digital, sinyal analog harus dikonversi ke bentuk digital. Proses pembuatan konversi sinyal ini disebut konversi analog-ke-digital (A / D).
Contoh
Konversi analog-ke-digital dimulai dengan pengambilan sampel, atau mengukur amplitudo bentuk gelombang analog pada waktu terpisah yang berjarak sama. Fakta bahwa sampel-sampel dari gelombang yang bervariasi terus-menerus dapat digunakan untuk menyatakan bahwa gelombang bergantung pada asumsi bahwa gelombang dibatasi dalam laju variasinya. Karena sinyal komunikasi sebenarnya adalah gelombang kompleks — pada dasarnya jumlah dari sejumlah gelombang sinus komponen, yang semuanya memiliki amplitudo dan fase yang tepat sendiri — laju variasi gelombang kompleks dapat diukur dengan frekuensi osilasi dari semua komponennya. Perbedaan antara tingkat maksimum osilasi (atau frekuensi tertinggi) dan tingkat minimum osilasi (atau frekuensi terendah) dari gelombang sinus yang membentuk sinyal dikenal sebagai bandwidth (B) dari sinyal. Bandwidth dengan demikian mewakili rentang frekuensi maksimum yang ditempati oleh sinyal. Dalam hal sinyal suara memiliki frekuensi minimum 300 hertz dan frekuensi maksimum 3.300 hertz, bandwidth adalah 3.000 hertz, atau 3 kilohertz. Sinyal audio umumnya menempati sekitar 20 kilohertz bandwidth, dan sinyal video standar menempati sekitar 6 juta hertz, atau 6 megahertz.
Konsep bandwidth adalah pusat dari semua telekomunikasi. Dalam konversi analog-ke-digital, ada teorema mendasar bahwa sinyal analog dapat secara unik diwakili oleh sampel diskrit yang berjarak tidak lebih dari satu kali lipat dua kali bandwidth (1 / 2B). Teorema ini biasanya disebut sebagai teorema pengambilan sampel, dan interval pengambilan sampel (1 / 2B detik) disebut sebagai interval Nyquist (setelah insinyur listrik Amerika kelahiran Swedia Harry Nyquist). Sebagai contoh interval Nyquist, dalam praktik telepon masa lalu bandwidth, umumnya ditetapkan pada 3.000 hertz, disampel setidaknya setiap 1/6.000 detik. Dalam praktik saat ini 8.000 sampel diambil per detik, untuk meningkatkan rentang frekuensi dan kesetiaan representasi wicara.
