雖然信號在信道上傳輸時不可避免地會失真，但只要我們能在接收端從失真的波形中識別出原始信號，這種失真就不會影響通信質量。例如，圖(a)顯示，雖然信號在通過實際信道傳輸後發生了失真，但在接收端可以識別並恢復原始符號。但是圖(b)是不同的。此時字母的失真非常嚴重，在接收端無法識別符號是1還是0。符號傳輸速率越高，或者信號傳輸距離越遠，或者噪聲幹擾越大，或者傳輸介質質量越差，接收端的波形失真就越嚴重。
從概念上講，有兩個因素限制了信道上符號的傳輸速率。
(1)通道可以通過的頻率範圍。
特定信道可以通過的頻率範圍總是有限的。信號中的許多高頻成分通常不能通過信道。上圖所示的發射信號是典型的矩形脈沖信號，其中含有豐富的高頻成分。如果信號中的高頻成分在傳輸過程中被衰減，那麽在接收端接收到的波形的前沿和後沿會變得不那麽陡峭，每個符號所占的時間界限也不再十分清晰，而是會被前後拖動。這樣，在接收端接收的信號波形失去了符號之間的清晰邊界。這種現象被稱為符號間幹擾。嚴重的符號間串擾使得壹系列原本清晰分離的符號變得模糊不清，無法辨認。早在1924年，奈奎斯特Nyquist就推導出了著名的奈奎斯特準則。為了避免假設的理想條件下的符號間幹擾，極限符號傳輸速率是2W波特，其中W是理想低通信信道的帶寬。
如果用V來表示每個符號的離散級數，那麽壹個符號的離散級數就是指有多少個不同的符號，例如有16個不同的符號，這就需要4個二進制比特(二進制數字傳輸中壹個符號可以攜帶壹個比特)，所以數據傳輸速率(數據傳輸速率就是每秒傳輸的二進制符號的個數，也稱為比特率)。單位為比特每秒(bit/s)，是符號傳輸速率的4倍，則極限數據速率為
理想低通信信道下的極限數據傳輸速率=2W1og2V？(以字節/秒為單位)
對於奈奎斯特準則，可以得出以下結論:
1)在任何信道中，符號的傳輸速率都是有上限的。如果傳輸速率超過這個上限，將會出現嚴重的符號間幹擾，使得接收機無法判斷(即識別)符號。
2)信道的頻帶越寬(即，信號通過的高頻分量越多)，則符號可以以更高的速率傳輸，而沒有符號間幹擾。
3)奈奎斯特準則限制了符號的傳輸速率，但不限制信息的傳輸速率，即不限制壹個符號可以對應多少個二進制比特。
由於符號傳輸速率受到奈奎斯特準則的限制，為了提高數據傳輸速率，必須盡量使每個符號承載更多比特的信息，這時就需要采用壹種多系統調制方式。
(2)信噪比
噪聲存在於所有電子設備和通信信道中。因為噪聲是隨機產生的，它的瞬時值有時很大，所以噪聲會使接收端對符號的判決出錯(1誤判為0或0誤判為1)。但是噪音的影響是相對的。如果信號比較強，噪聲的影響就比較小。所以信噪比很重要。所謂信噪比，就是信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，常記為S/N，用分貝(b)來度量。即:
信噪比(DB)= 10 log 10(S/W)(DB)？(2-1)
例如，當S/W=10時，信噪比為10dB，而當S/W-1000時，信噪比為30dB。
1948年，信息論創始人香農推導出著名的香農公式。香農定理給出了在有限帶寬和高斯白噪聲幹擾下信道的極限數據傳輸速率。以此速率傳輸時，不會產生錯誤。香農公式表明，信道的極限信息傳輸速率c為
c = W log2(1+信噪比) (位/秒)(2-2)
在等式(2-2)中，w是信道的帶寬(單位為Hz)；s是在信道中傳輸的信號的平均功率；n是信道內的高斯噪聲功率。
對於香農理論，可以得出以下結論:
1)信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率越高。
2)對於壹定的傳輸帶寬和壹定的信噪比，確定信息傳輸速率的上限。
3)只要信息傳輸速率低於信道的極限傳輸速率，就能找到某種方法實現無差錯傳輸。
4)香農理論得到了極限信息傳輸速率，實際信道能達到的傳輸速率遠低於它。
奈奎斯特準則只考慮帶寬與極限符號傳輸速率的關系，而香農理論不僅考慮帶寬，還考慮信噪比。這從另壹個側面說明了壹個符號對應的二進制位數是有限的。
從上面所說的，不難看出，如果信噪比不能提高，符號傳輸速率已經達到上限，還能做什麽來提高信息傳輸速率呢？這是通過編碼使每個符號攜帶更多比特的信息。我們可以用壹個簡單的例子來說明這個問題。假設我們的基帶信號為:
101011000110111010……
如果直接傳輸，每個符號攜帶的信息是1比特。現在，信號中每三個比特組成壹組，即101，01，000，110，165438。三位* * *有八種不同的排列。我們可以使用不同的調制方法來表示這種信號。比如說。用8種不同的振幅、8種不同的頻率或8種不同的相位進行調制。假設我們用相位調制，相位p0代表000，p1代表001，p2代表010，...？P7表示111。這樣，18個符號的原始信號被轉換成由六個新符號組成的信號(即，每三個比特組成壹個新符號):
1010100011011101010……= p5p0p 1……
也就是說，如果以相同的速率發送符號，那麽同壹時間傳輸的信息量將增加到三倍。自從香農公式發表以來，各種新的信號嵌入和調制方法不斷出現，都是為了盡可能逼近香農公式給出的傳輸速率極限。在實際信道上可以達到的信息傳輸速率遠低於香農極限傳輸速率。這是因為在實際信道中，信號會受到壹些其他的損害，比如傳輸中的各種脈沖幹擾和失真等等。香農公式推導中沒有考慮這些因素。