電気通信、電磁気的手段による情報伝達の科学と実践。現代の電気通信は、ノイズや干渉による損失を損なうことなく、長距離にわたって大量の情報を送信することに関連する問題に集中しています。現代のデジタル通信システムの基本コンポーネントは、音声、データ、ラジオ、およびテレビ信号を送信できなければなりません。高い信頼性を実現するため、およびデジタルスイッチングシステムのコストがアナログシステムのコストよりもはるかに低いため、デジタル伝送が採用されています。ただし、デジタル伝送を使用するには、ほとんどの音声、ラジオ、およびテレビ通信を構成するアナログ信号を、アナログからデジタルへの変換プロセスにかける必要があります。（データ送信では、信号は既にデジタル形式であるため、このステップはバイパスされます。ただし、ほとんどのテレビ、ラジオ、および音声通信はアナログシステムを使用し、デジタル化する必要があります。）多くの場合、デジタル化された信号はソースを通過します。エンコーダ。冗長なバイナリ情報を削減するためにいくつかの式を使用します。ソースのエンコード後、デジタル化された信号はチャネルエンコーダーで処理され、エラーの検出と修正を可能にする冗長情報が導入されます。エンコードされた信号は、搬送波への変調による送信に適したものになり、多重化と呼ばれるプロセスで、より大きな信号の一部にすることができます。多重化された信号は、マルチアクセス伝送チャネルに送信されます。送信後、受信側で上記と逆の処理を行い、情報を抽出します。
この記事では、上で概説したデジタル通信システムのコンポーネントについて説明します。通信システムを利用する特定のアプリケーションの詳細については、電話、電信、ファックス、ラジオ、テレビの記事を参照してください。電線、電波、光ファイバーによる伝送については、通信メディアで取り上げられています。情報伝送で使用されるネットワークのタイプの概要については、通信ネットワークを参照してください。
アナログからデジタルへの変換
音声、オーディオ、またはビデオ情報の送信では、オブジェクトは忠実度が高く、つまり、信号の歪みやノイズによる劣化なしに、元のメッセージを可能な限り最高に再生します。比較的ノイズのない、歪みのない通信の基礎は、バイナリ信号です。メッセージの送信に使用できるあらゆる種類の最も単純な信号であるバイナリ信号は、2つの値のみで構成されます。これらの値は、2進数、つまりビット1と0で表されます。伝送中に拾われたノイズと歪みが、バイナリ信号をある値から別の値に変更するほど大きくない限り、レシーバーは正しい値を決定して、完璧な受信が行われます。
送信される情報がすでに（データ通信のように）バイナリ形式である場合、信号をデジタルでエンコードする必要はありません。しかし、電話を介して行われる通常の音声通信はバイナリ形式ではありません。宇宙探査機から送信するために収集される情報の多くも、衛星リンクを介して送信するために収集されるテレビ信号やラジオ信号もありません。ある範囲の値の間で継続的に変化するこのような信号は、アナログと呼ばれ、デジタル通信システムでは、アナログ信号をデジタル形式に変換する必要があります。この信号変換を行うプロセスは、アナログ/デジタル（A / D）変換と呼ばれます。
サンプリング
アナログからデジタルへの変換は、サンプリング、つまり等間隔の離散時間におけるアナログ波形の振幅の測定から始まります。絶え間なく変化する波のサンプルを使用してその波を表すことができるという事実は、波がその変化率に制約されているという仮定に依存しています。通信信号は実際には複雑な波であり、基本的にはすべてが独自の正確な振幅と位相を持つ多数の成分正弦波の合計です。複雑な波の変動率は、すべての振動の周波数によって測定できます。そのコンポーネント。信号を構成する正弦波の最大振動速度（または最高周波数）と最小振動速度（または最低周波数）の差は、信号の帯域幅（B）として知られています。したがって、帯域幅は、信号が占める最大周波数範囲を表します。最小周波数が300ヘルツ、最大周波数が3,300ヘルツの音声信号の場合、帯域幅は3,000ヘルツ、つまり3キロヘルツです。オーディオ信号は一般に約20キロヘルツの帯域幅を占め、標準のビデオ信号は約600万ヘルツ、つまり6メガヘルツを占めます。
帯域幅の概念は、すべての通信の中心です。アナログからデジタルへの変換には、アナログ信号が帯域幅の2倍（1 / 2B）を超えて1以下の間隔で離散サンプルによって一意に表されるという基本的な定理があります。この定理は一般にサンプリング定理と呼ばれ、サンプリング間隔（1 / 2B秒）はナイキスト間隔（スウェーデン生まれのアメリカの電気技師ハリーナイキストの後）と呼ばれます。ナイキスト間隔の例として、過去の電話実務では、帯域幅は通常3,000ヘルツに固定されていましたが、少なくとも1 / 6,000秒ごとにサンプリングされました。現在のところ、周波数範囲と音声表現の忠実度を高めるために、1秒あたり8,000サンプルが取得されます。
