在现代网络技术中，人们总是将“带宽”定义为信道的传输速率，“带宽”与“速率”几乎成了同义词。信道容量表示一个信道的最大数据传输速率（bit/s），即“带宽”。信道容量与数据传输速率的区别是：前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限；而后者是实际的数据传输速率。就像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。两者之间的关系可以用奈奎斯特准则和香农定律来回答。这两个定律从定量的角度描述了“带宽”与“速率”的关系。

1.奈奎斯特准则

1932年美籍瑞典科学家奈奎斯特（H.Nyquist）提出了根据频率响应判断反馈系统稳定性的准则，即奈奎斯特准则。1938年，前苏联学者米哈依洛夫提出用图解分析方法判别系统稳定性的准则，把奈奎斯特准则推广到条件稳定和开环不稳定系统的一般情况。

奈奎斯特准则指出：在无噪声条件下二进制数据信号的最大传输速率极限值R max与信道带宽B（B=f，单位Hz）的关系可以写成：

例如，信道带宽为2000Hz时，每秒最多可传送4000个二进制码元。一路数字电话速率为64kbit/s，则无干扰的信道带宽为32k Hz。

奈奎斯特准则描述了有限带宽、无信噪比的信道的最大传输速率与信道带宽之间的关系。这种情况是理想化的条件下得出的结论。但在实际应用中，更注意的是由随机热噪声的信道上传输速率与带宽的关系，这就是香农定律。

2.香农定律——带噪信道容量定律

连续信道的信道容量可以根据香农（Shannon）定律计算。香农定律描述了有限带宽、由随机噪声的信道的最大传输速率与通信信道的关系。常见的随机噪声可分为3类：

（1）单频噪声。单频噪声是一种连续波的干扰（如外台信号），它可视为一个已调正弦波，但其幅度、频率或相位是事先不能预知的。这种噪声的主要特点是占有极窄的频带，但在频率轴上的位置可以实测。因此，单频噪声并不是在所有通信系统中都存在。

（2）脉冲噪声。脉冲噪声是突发出现的幅度高而持续时间短的离散脉冲。这种噪声的主要特点是其突发的脉冲幅度大，但持续时间短，且相邻突发脉冲之间往往有较长的安静时段。从频谱上看，脉冲噪声通常有较宽的频谱（从甚低频到高频），但频率越高，其频谱强度就越小。脉冲噪声主要来自机电交换机和各种电气干扰、雷电干扰、电火花干扰、电力线感应等。数据传输对脉冲噪声的容限取决于比特速率、调制解调方式以及对差错率的要求。

（3）起伏噪声。起伏噪声是以热噪声、散弹噪声及宇宙噪声为代表的噪声。这些噪声的特点是：无论在时域内还是在频域内，他们总是普遍存在和不可避免的。(www.daowen.com)

由以上分析可见，单频噪声不是所有的通信系统中都有的，而且也比较容易防止；脉冲噪声由于具有较长的安静期，故对模拟话音信号的影响不大；起伏噪声既不能避免，且始终存在，故一般来说，它是影响通信质量的主要因素之一。因此，今后在研究噪声对通信系统的影响时，应以起伏噪声为重点。应当指出，脉冲噪声虽然对模拟话音信号的影响不大，但是在数字通信中，它的影响是不容忽视的。一旦出现突发脉冲，由于它的幅度大，将会导致一连串的误码，对通信造成严重的危害。CCITT关于租用电话线路的脉冲噪声指标是15min内，在门限以上的脉冲数不得超过18个。在数字通信中，通常可以通过纠错编码技术来减轻这种危害。

香农定律指出：在信号平均功率受限的随机热噪声的信道中，信道容量为：

式中：N为信道中随机热噪声的功率，W；S为信号的功率，W；S/N是平均信号噪声功率比；B为信道带宽，Hz；C为信道容量，bit/s。

香农定律表明当信号与作用在信道上的随机热噪声的平均功率给定时，在具有一定频带宽度B的信道上，理论上单位时间内可传输的信息量的极限数值。同时，香农定律的公式还是扩展频谱技术的理论基础。

从香农定律的公式中，可以得到以下结论：

（1）若提高信噪比S/N，则信道容量C也提高。

（2）若噪声的功率谱密度n0→0，则信道容量C→∞，也就是说无干扰信道的信道容量为无穷大。

（4）信道容量C一定时，带宽B和信噪比S/N可以互换。

（5）若信源的信息速率R小于或等于信道容量C，则理论上可实现无差错传输；若信息速率R大于信道容量C，则不可能实现无差错传输。