Telekomunikační spoj
Telekomunikační spoj

Typický komunikační systém obsahuje vysílací systém (vysílač), přijímací systém (přijímač) a přenosovou cestu (přenosové médium) což v souhrnu tvoří telekomunikační spoj. Telekomunikační kanál pak představuje soubor technických prostředků umožňujících pouze jednosměrný přenos signálu mezi dvěma místy bez ohledu na druh použitých prostředků.

Telekomunikační okruh tvoří pár vzájemně přiřazených protisměrných kanálů umožňující protisměrnou komunikaci. Protisměrná komunikace může být buď simplexní (přenos signálu okruhem střídavě v jednom či druhém směru) anebo duplexní (přenos signálu okruhem současně v obou směrech).

Vzhledem k přenášenému signálu rozlišujeme dva druhy komunikačních přenosů - analogový a digitální. V následující části budou popsány oba systémy a jejich základní funkční bloky.

## Analogový komunikační přenos

Analogová komunikace je způsob přenášení informací, který využívá spojitý signál pro přenos zpráv jako hovor, hudba, obraz statický i video, atd.

Analogový přenos umožňuje přenášet zprávy od jednoho bodu k jinému bodu anebo k více bodům. Pro přenos dat pomocí analogových signálů se využívá proces modulace. Proto je nutné, aby vysílač i přijímač obsahoval kompatibilní zařízení – vhodný modulátor na straně vysílače a demodulátor na straně přijímače.

Zařízení, které se používá při vysílání i přijímání datového signálu, obsahuje v sobě modulátor i demodulátor a nazývá se MODEM (MOdulátor+DEModulátor).

Analogové obvody nezahrnují v sobě kvantizaci informace jako digitální obvody, z čehož plyne jejich velká nevýhoda náhodných chyb a poškození (degradace) signálu, které neumíme opravit. Výsledkem je velké zašumění zvuku anebo videa. Platí, čím větší vzdálenost, tím větší zašumění.

## Digitální komunikační kanál

### Vysílač

I když je to číslicový komunikační systém, je schopný zpracovat i analogový signál (například hovor), který je analogově-číslicovým převodníkem (analog-digital convertor ADC) konvertován do číslicového tvaru. V tomto analogově-číslicovém převodníku probíhá proces digitalizace signálu. Detailní postup je vysvětlen v kapitole Digitalizace analogového signálu.

Dalším blokem, který už pracuje s digitálním signálem, je zdrojový kodér, jehož obecnou vlastností je to, že efektivně konvertuje každý diskrétní symbol do vhodné číslicové reprezentace (obvykle binární). Je nutné poznamenat, že v praxi obvykle bývá proces prvotního přiřazení číslicové reprezentace součástí ADC převodníku. Digitální zpráva ve většině případů v sobě zahrnuje redundanci (nadbytečnost).

Principiální vlastností zdrojového kodéru je to, že odstraňuje redundanci. Efektivnější kodér účinněji odstraňuje redundanci, což v konečném důsledku vede k menšímu počtu bitů (binárních číslic „0“ a „1“) potřebných pro přenos informace. Jako příklad odstranění nadbytečnosti je možno uvést: „a tak dále“, v psaném textu se často používá „atd.“.

V některých systémech, které nedisponují funkcí kanálového kódování, je přímo výstup zdrojového kodéru transformován do tvaru, který je vhodný pro přenos kanálem. Jak bylo uvedeno výše, je úlohou kodéru redukovat nadbytečnost v digitálním signálu. Naopak je to při kanálovém kódování, jehož úkolem je přidat nadbytečnost, která slouží na detekci a opravu chyb. Bez redundantní informace by nebylo možno zjistit a odstranit chyby způsobené šumem a interferencí. Nejjednodušší formy redundance jsou opakování a parita. Posledním zařízením na straně vysílače je modulátor.

V případě digitální modulace, je analogový nosný signál modulován diskrétním signálem.

Druh použité modulace závisí na typu kanálu a přenášených dat. Některé modulátory jsou určeny pro typicky zašuměné kanály (např. rádiové), některé jsou naopak určené pro kanály s minimálním rušením (např. optické kabely).

### Přijímač

V přijímači se realizují operace inverzní k operacím vysílače. Velmi důležitou úlohou při návrhu a optimalizaci digitálního komunikačního systému je minimalizovat chyby vzniklé při přenosu.

V přijatém signálu se obvykle vyskytují chyby zapříčiněné šumem kanálu a tyto chyby musí být opraveny na straně přijímače. Toto je úkolem demodulátoru, který mění numerické hodnoty na hodnoty signálu (např. číslo 1 odpovídá hodnotě signálu 5, kde 5 může být ampér, volt, atd.). Podle toho, jak jsou přenášeny parametry (amplituda, fáze a frekvence) v nosném signálu, se vybere způsob demodulace. Když je signál modulován lineární modulací jako AM, použije se synchronní detektor. V případě úhlové modulace je nutné použít FM demodulátor anebo PM demodulátor. Tyto demodulátory jsou realizovány různými elektrickými obvody.

Posláním kanálového dekodéru je rekonstruovat co nejpřesněji, výstup zdrojového kodéru vysílače. V praxi se v přenášeném signálu zpravidla vždy vyskytnou chyby. Redundantní informace přidaná kanálovým kodérem vysílače mu však umožňuje korigovat tyto chyby vnášené kanálem a demodulátorem (což není možné při analogovém přenosu).

Zdrojový dekodér realizuje přesně inverzní funkci, kterou vykonával zdrojový kodér vysílače, to znamená, že přidává předtím odstraněnou redundanci. V případě, kdy výstup má zůstat digitální, pak výstup ze zdrojového dekodéru je výstupem celého přijímače.

Když potřebujeme analogový výstup (např. hovor), pak údaje ze zdrojového dekodéru postupují do číslicově-analogového převodníku (digital-analog convertor DAC). Číslicově-analogový převodník v souladu s teorií vzorkování rekonstruuje původní analogovou zprávu.

Blokové schéma digitálního komunikačního systému