什麼是夏農通道容量計算器?
這個工具運用香農-哈特利定理(Shannon-Hartley theorem),計算在一條通訊通道上能無誤差傳輸的理論最大資料速率。計算結果稱為通道容量 C,以每秒位元數(bps)表示,取決於通道的頻寬與訊噪比(SNR)。這是資訊理論中的通用結論,適用於任何含雜訊的類比通道——電話線、Wi-Fi、光纖、行動通訊等皆可套用。
如何使用
請輸入通道的頻寬 B(單位為赫茲 Hz),以及以分貝(dB)表示的訊噪比。計算器會先把 dB 數值換算成線性比值,再代入夏農公式,輸出以 bps、kbps 與 Mbps 表示的容量,同時提供以 bits/s/Hz 為單位的頻譜效率。
公式解析
容量公式為
C = B · \log_{2}\!≤ft(1 + 10^{((SNR (dB)) ÷ (10))}\right)
其中 B 為頻寬(Hz),S/N 則是線性的訊號與雜訊功率比。由於 SNR 通常以分貝表示,我們得先換算:S/N = 10^{((SNR_dB) ÷ (10))}。以 2 為底的對數會把功率比轉換成位元數。要特別留意,這是一個上限值——實際系統因編碼與調變的額外負擔,所能達到的速率會略低於此。
範例試算
典型的電話線頻寬 B = 3000 Hz,訊噪比為 30 dB。首先把 30 dB 換算為 10^{((30) ÷ (10))} = 10^3 = 1000(線性值)。接著
C = 3000 · \log_{2}(1 + 1000) = 3000 · \log_{2}(1001) ≈ 3000 · 9.9672 ≈ 29,902 bps
約等於 29.9 kbps。這也說明了為何早期撥接數據機的速率大約停在 33~56 kbps 之間。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
這是實際可達到的速度嗎?
不是——它是理論上的最大值。實際的連線會因編碼、調變與實作損耗,只能達到其中一部分。
為什麼要把 dB 換算成線性值?
夏農公式使用的是線性功率比 \(S/N\),但工程師習慣以分貝表示 SNR,因此必須先進行換算。
什麼是頻譜效率?
它是容量除以頻寬(bits/s/Hz),用來衡量每一赫茲的頻寬能承載多少位元。