多用户信道是输入集和输出集之中至少有一方多于一个的信道。它区别于通常只有一收一发的单用户信道。多用户信道可以允许许多个输入和输出端，其信道容量也不能用一个具体的数来表示，而要用二维或多维空间的一个限定区域来表示，这个限定区域的界限就是多用户信道的信道容量。
简介
C．E．仙农于1961发表了“双向通信道”一文，开创了多用户信道的理论。随着通信的发展，该理论已成为信息论的一个重要分支。常见的多用户信道有，多个用户向同一信宿送信的信道（如多个地球站共用一个卫星的上行线路组），一个用户向多个用户同时送信的信道（如卫星转信的下行线路组及各种广播系统）等。由这些基本的多用户信道，可组合成复杂的多用户通信网，如计算机总线网。
多用户信道理论也是主要研究信道容量、编码定理和编译码方法。多用户信道容量是多维空间中一个凸域的外凸包络。以两用户接入信道为例，信道的两个输入为x1∈X1，x2∈X2，传信率分别为R1和R2，信道输出为Y。接收者要从Y提取有关用户1和2送的信息，若信道转移概率为 ，则如图1 。
其中I(XlX2|Y），I（Xl；Y|X2)和I（X2；Y|X1)分别为信道输入和输出之间的互信息和条件互信息，E1和E2是信道允许输入集的概率分布Q1(x)和Q2(x)的集。改变Q1(x)和Q2(x)可以增大Y与X1和X2的互信息，但其最大值不可能超过所定义的凸域的外包络 C1ABC2，即信道容量的界限，如图所示。各类多用户信道的容量和编码定理已经或者正在得到定义和证明，其中多用户接入信道的理论结果最多。至于这类信道的构造性编码问题，仅对多用户接入信道和个别广播信道有些具体结果。多用户信息理论正在发展中。
分类
多用户信道可以分成三种最基本的类型：多址接入信道、广播信道和相关信源的多用户信道。
2.1 多址接入信道
多址接入信道模型是两个编码器将两个信源的信源符号和经编码变成适合于信道传输的输入信号和，信宿端的译码器把信道输出的信号译成相应的信源符号1ˆU和2ˆU，如果传输无误，则U1=1ˆU,U2=2ˆU。
U1传送至信宿变成1ˆU的传送率为R1，表示从Y中获得的关于X1的平均信息量，也就是R1=I(X1;Y)，如X2已知，则此时可排除X2对X1的传输干扰，使R1达到最大值。故有：R1<=max I(X1;Y/X2) (2.8.1)
上式表示，如果改变编码器1和编码器2，从而使得X1和X2能够获得最佳概率分布，即有最合适的p(X1),p(X2)，就可以使式（2.8.1）右边的平均条件互信息量达到最大值，称这个最大值为条件信道容量C1：C1=max I(X1;Y/X2)(2.8.2)
从前面的内容可知，从Y获得的关于X1,X2的平均信息量为：
I(X1X2;Y)=H(Y)-H(Y/X1X2)(2.8.3)
现在来证明，当X1和X2相互独立时，有：max(C1,C2)≤C12≤C1+C2(2.8.6)
归纳一下可得二址信道传信率和信道容量之间的关系如下：R1≤C1
R2≤C2
R1+R2≤C12
当X1和X2相互独立时有：max(C1,C2)≤C12≤C1+C2
由上述条件可确定二址接入信道以R1，R2为横，纵坐标所确定的二维空间中的某个区域，该区域的界限就是二址接入信道的容量。
2.2 广播信道
现在来看最简单的具有一个输入端，两个输出端的多用户广播信道.
目前尚未有系统的方法象多址接入信道那样改变p(x1)和p(x2)来求外凸包的上界，但一些特殊的情况（也是常见情况）可以证明达上界。例如一种降阶的情况：其模型见图2.8.5
可见降阶的广播信道有如两个串联的信道，Y1是信道1的输出，Y2是信道2的输出，其信道特性分别用p(y1/x)和p(y2/y1)描述，在这种情况下有如图3 。
信道2的输出Y2只与Y1有关，而不再与X直接有关，故有：
p(y2/y1x)=p(y2/y1)及H(Y2/Y1X)=H(Y2/Y1)由于Y2的条件概率密度与X无关（X在Y1的前面），故可以认为X，Y1，Y2构成一马尔可夫链，所以有：I(X;Y1Y2)=I(X;Y1)
上式说明收到Y1，Y2后获得的关于X的信息量，等于仅收到Y1后获得的关于X的信息量，根据降阶的广播信道模型，即使丢弃Y2，仅根据p(y1/x)也可以获得Y1关于X的信息量。注意到Y1仅与X有关，故可改变p(x)使I(X;Y1)最大，等效为使I(X;Y1Y2)最大，即求得R1+R2的最大值：
R1+R2≤I(X;Y1) (2.8.8)
然后再改变编码器的输入端p(u1)和p(u2)同时注意使得p(x)不变，并使
R1≤I(U1;Y1)=I(X;Y1/U2) (2.8.9)
R2≤I(U2;Y2)=I(X;Y2/U1) (2.8.10)
式（2.8.8），（2.8.9），（2.8.10）即是降阶的广播信道的信息率可达区域，也就是其容量的界限。
2.3 相关信源的多用户信道
相关信源多用户信道的模型中的交叉线表示信道1可传向译码器2，信道2可传向译码器1。
X1和X2是两个具有相关性的信源，而和表示信宿端收到的对应于X1和X2的信号，C1和C2表示信道1及信道2的容量。具有现实意义的是，当两信源的无条件熵H(X1),H(X2) 及其共熵H(X1,X2)已知时，求无失真传输所必须的最小的C1和C2。
注意到两信源有相关性，故有：H(X1)+H(X2)>H(X1,X2)为了无差错地传输, 必须要：
C1>H(X1/X2)
C2>H(X2/X1)
C1+C2>H(X1,X2)