多年来，通信领域的学者一直致力于寻求提高数据传输速率的有效途径。这一任务并不轻松，因为真实的信道并不完美，往往在信号传输过程中会产生各种形式的失真。数字通信的优点在于，即便信号在传输过程中发生失真，只要接收端能够准确识别出原始信号，那么这种失真就不会对通信质量造成影响。
以图2-4（a）为例，即便信号在信道中传输后产生了失真，但在接收端仍然可以辨识出原始的码元。图2-4（b）所展示的情况则截然不同，当信号失真严重到一定程度时，接收端将无法区分码元是1还是0。当码元传输速率更高、信号传输距离更远、噪声干扰更大或传输媒体质量更差时，接收端信号的失真现象将更加明显。
从概念上讲，限制码元传输速率的因素主要有两个。
首先是信道的频率范围限制。具体信道所能通过的频率范围是有限的。如图2-4所示的发送信号，常常包含丰富的高频分量。当信号中的高频分量在传输过程中衰减时，接收端收到的波形前沿和后沿会变得不再陡峭，码元的时间界限也变得模糊。这种现象会导致码元间的清晰界限在接收端丢失，通常被称为码间串扰。为了防止这种情况，避免码元间相互干扰，奈奎斯特准则指出了在理想条件下码元传输的上限速率。
其次是信噪比问题。噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。虽然噪声的瞬间值可能很大，但其影响是相对的。强信号相对下，噪声的影响会较小。信噪比作为衡量信号与噪声功率之比的重要参数，以分贝（dB）为单位进行度量。香农公式则进一步指出了信道带宽或信噪比与信息极限传输速率之间的关系。
香农公式告诉我们，对于给定的信道，只要信息传输速率低于其极限信息传输速率，就一定存在某种方法可以实现无差错的传输。虽然香农公式没有提供具体的实现方法，但为通信专家们提供了研究方向和目标。
面对频带宽度已确定的信道和已达到上限值的码元传输速率，如何进一步提高信息传输速率呢？答案在于编码方法。通过编码，每个码元可以携带更多的信息量。例如，通过对基带信号进行分组编码，再采用不同的调制方法进行传输，便可在不改变传输速率的情况下增加每个时间单位内所传输的信息量。
自香农公式发表以来，学者们不断探索新的信号处理和调制方法，旨在尽可能接近香农公式所指出的传输速率极限。实际信道中可能出现的脉冲干扰、信号失真等问题仍会对信息传输造成影响。这些因素在理论推导中并未考虑在内，也使得实际能达到的信息传输速率低于香农极限传输速率。
