Telecomunicațiile vizează transferul de informații dintr-o locație în alta. Acestea includ multe forme de informații: convorbiri telefonice, semnale de televiziune, fișiere informatice și alte tipuri de date. Pentru a transfera informația, aveți nevoie de un canal între cele două locații. Acesta poate fi o pereche de fire, semnal radio, fibră optică etc. Companiile de telecomunicații primesc plată pentru transferul informațiilor clienților lor, în timp ce aceștia trebuie să plătească pentru stabilirea și menținerea canalul. Linia de jos financiară este simplă: cu cât mai multă informație poate trece printr-un singur canal, cu atât mai mulți bani fac. DSP a revoluționat industria telecomunicațiilor în multe domenii: generarea și detectarea tonurilor de semnalizare, deplasarea benzii de frecvență, filtrarea pentru a elimina zgomotul din rețeaua de curent electric etc. Trei exemple specifice din rețeaua telefonică vor fi discutate aici: multiplexarea, compresia și controlul ecoului.

Multiplexarea

Există aproximativ un miliard de telefoane în lume. La apăsarea câtorva butoane, rețelele de comutare permit ca oricare dintre acestea să fie conectat la oricare altul în doar câteva secunde. Imensitatea acestei sarcini este incredibilă! Până în anii 1960, o conexiune între două telefoane a necesitat trecerea semnalelor vocale analogice prin intermediul comutatoarelor mecanice și amplificatoarelor. O conexiune a necesitat o pereche de fire. În comparație, DSP convertește semnalele audio într-un flux de date digitale seriale. Deoarece biții pot fi ușor interconectați și separați ulterior, multe convorbiri telefonice pot fi transmise pe un singur canal. De exemplu, un standard de telefon cunoscut sub numele de sistemul T-carrier poate transmite simultan 24 de semnale vocale. Fiecare semnal vocal este eșantionat de 8000 de ori pe secundă utilizând o conversie analogic-digitală comprimată (comprimat logaritmic) de 8 biți. Rezultă că fiecare semnal de voce este reprezentat ca 64.000 de biți/sec, iar toate cele 24 de canale sunt cuprinse în 1.544 megabiți/sec. Acest semnal poate fi transmis la aproximativ 6000 de picioare folosind linii telefonice obișnuite de sârmă de cupru de calibru 22, o distanță tipică de interconectare. Avantajul financiar al transmisiei digitale este enorm. Firul și comutatoarele analogice sunt scumpe; porțile logice digitale sunt ieftine.

Compresia

Când un semnal vocal este digitizat la 8000 de eșantioane/sec, majoritatea informațiilor digitale sunt redundante. Adică, informațiile transmise de un singur eșantion sunt în mare parte duplicate de eșantioanele vecine. Zeci de algoritmi DSP au fost dezvoltați pentru a transforma semnalele vocale digitalizate în fluxuri de date care necesită mai puțini biți/sec. Aceștia se numesc algoritmi de comprimare a datelor. Potrivirea algoritmilor de decomprimare sunt folosiți pentru a restabili semnalul în forma sa originală. Acești algoritmi variază în ceea ce privește cantitatea de compresie obținută și calitatea sunetului care rezultă. În general, reducerea ratei de transfer de la 64 kilobiți/sec la 32 de kilobiți/sec nu duce la pierderea calității sunetului. Când este comprimat la o viteză de transfer de 8 kilobiți/sec, sunetul este afectat în mod vizibil, dar este încă utilizabil pentru rețelele de telefonie la distanță. Cea mai mare compresie posibilă este de aproximativ 2 kilobiți/sec, rezultând un sunet foarte distorsionat, dar util pentru anumite aplicații cum ar fi comunicațiile militare și submarine.

Controlarea ecoului

Ecourile sunt o problemă serioasă în conexiunile telefonice la distanță. Când vorbiți într-un telefon, un semnal care reprezintă vocea voastră călătorește către receptorul de conectare, unde o parte din el se întoarce ca un ecou. Dacă conexiunea se situează în câteva sute de kilometri, timpul scurs pentru primirea ecoului este de numai câteva milisecunde. Urechea umană este obișnuită să audă ecouri cu aceste mici întârzieri în timp și conexiunea sună destul de normal. Odată ce distanța devine mai mare, ecoul devine din ce în ce mai vizibil și iritant. Întârzierea poate fi de câteva sute de milisecunde pentru comunicațiile intercontinentale și este deosebit de dificilă. Procesarea semnalelor digitale atacă acest tip de problemă prin măsurarea semnalului returnat și generarea unui antisemnal adecvat pentru a anula ecoul critic. Aceeași tehnică permite utilizatorilor de difuzoare să audă și să vorbească în același timp, fără a lupta împotriva feedback-ului audio (scârțâit). De asemenea, poate fi utilizat pentru a reduce zgomotul din mediul înconjurător prin anularea acestuia cu ajutorul antizgomotului generat digital.

Secțiunea următoare: Prelucrarea audio