信道容量就是信道允许传输的最大数据传输速率，取决于信道的带宽和信噪比，可以通过香农定理计算而得。即使是理想的无噪声信道，如果带宽受到限制，也会导致码间串扰，限制了最大的符号速率，信道的最大符号速率可以通过奈奎斯特准则计算而得。

1.奈奎斯特准则

从矩形脉冲信号的频谱来看，信号具有各个频率的成分。然而，实际传输系统的信号频率特性都不是理想的，它不能够毫不失真地通过信号的每个频率成分。实际的传输系统一般可描述为一个f_l～f_hHz的理想带通滤波器，即低于f_l和高于f_hHz的信号成分将不会通过传输系统，这样就造成信号波形的失真。传输系统带宽越小，信号波形失真越大。

当发送数字脉冲序列时，一个脉冲对其他许多连续的脉冲响应有影响，而它本身的响应波形也会被其他脉冲干扰而变形，这种现象叫做码间串扰。

任何实际传输系统都是频带受限的，输入波形通过后一定会产生失真。在失真不可避免的前提下，怎样才能使失真不影响数据信息的可靠传递呢？1924年奈奎斯特（H.Nyquist）推出了有限带宽无噪声信道的最大符号传输速率的方程，简单来说就是，若传输系统的传输频带为f_l～f_hHz，则信道的带宽B=f_h-f_l，也称为奈奎斯特带宽，那么，发送端每秒最多发送的码元数为2B，即最大符号速率为2BBaud。因此，最大数据传输速率为：

R=2Blog₂M

式中，M为信号离散等级数，单位为bit/s。

可以看出，这时是把信道看做一个理想低通滤波器或理想带通滤波器。

传输系统的带宽限制了最大的符号速率，但它没有限制最大的数据传输速率。一般用频带利用率η来表示数据传输的有效性。频带利用率就是单位传输带宽所实现的数据传输速率，表示为

η=R/B

根据奈奎斯特准则，可得出频带利用率的奈奎斯特极限η=2B/B=2Baud/Hz。(www.daowen.com)

2.香农定理

当信道存在噪声时，信噪比决定了信道容量。信噪比是衡量一个传输系统性能的重要参数之一。信噪比就是信号功率与所出现的噪声功率之比。由于信号功率一般比噪声功率大得多，为了方便起见，信噪比（SNR）通常用分贝值来表示，即

信噪比越高，意味着信号质量越好，并且所需的中继器数目越少。

在数字数据传输中，信噪比是决定传输系统信道容量的根据，即信道可达到的数据传输速率的极限遵守下面的关系：

C=Blog₂（1+P_s/P_n）

式中，B为信道带宽，单位是Hz。

注意该公式中的信噪比并不以dB为单位，而是直接的功率比例关系。这个公式称为香农定理，它是由香农（C.Shannon）在1948年发表的。香农定理表明了系统的数据传输速率所能达到的理论上的最大值。这个公式只是假定在白噪声的情况下，没有涉及脉冲噪声，也未涉及衰减和码间串扰。

例如，假定话音信道的带宽B=3100Hz，信噪比的典型值是30dB，即1000∶1，则话音信道的容量为

C=3100log₂（1+1000）kbit/s=30.89kbit/s

香农定理和奈奎斯特准则是对传输速率施加的两种基本限制。奈奎斯特准则限制由于码间串扰造成的信道极限，它考虑的是有限带宽、无噪声信道的最大符号速率。香农定理限制信道的最大数据传输速率，而不管使用多少信号等级，不论取样速率如何。