正交波幅调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）是一种对无线、有线或光纤传输链路上的数字信息进行编码，并结合振幅和相位两种调制方法的非专用的调制方式。QAM是多相位移相键控的一种扩展，二者之间最基本的区别是在QAM中不出现固定包络，而在相移键控技术中则出现固定的包络。QAM技术具有频谱利用率高，并可具有任意数量的离散数字等级。该调制方式通常有二进制QAM（4QAM）、四进制QAM（l6QAM）、八进制QAM（64QAM）等多电平正交振幅调制MQAM调制。与其他调制技术相比，QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。这种调制技术己被广泛应用，并且将QAM技术用高效的专用集成电路实现。
QAM使用带有相同频率成份的一条正弦和一条余弦波来传递信息。调幅信号有两个相同频率的载波，但是相位相差90度。一个信号叫I信号，另一个信号叫Q信号。从数学角度将一个信号表示成正弦，另一个表示成余弦。两种被调制的载波在发射时被混和。
当QAM以正弦波和余弦波两个分支信号输入传输位时，输入的位会先转换成正弦波幅和余弦波幅，再送入到信道中去，每次最少要送出一组波形。以16QAM为例，每个QAM符号送出4bit，此4bit可映射到QAM-16坐标图中16个点中的一个对应点。注意，对于4bit信息来说，16个点的星座图使得每种比特组合都可以由一个唯一的点来表示。QAM的工作机理可解释如下。
在发送端，比特流被映射的每个点的x和Y成份指定了将要在信道上发送的正弦波和余弦波幅度。发射机和接收机都具有预定义的在比特和点之间进行映射的方法。如图1中左图所示。此点的x, y值标识余弦波及正弦波的波幅，再通过信道送到接收端去。
图1：QAM-16的坐标图
在接收端，余弦波和正弦波通过信道传送出去以后，接收机恢复并估计每种波形的振幅。将接收到的余弦波及正弦波投射到解调坐标图中，再度将余弦波及正弦波分别复原为x及Y值，如图1中右图所示。这些幅度值被投影到一个星座图上，该星座图和发射机所使用的星座图相同。通常，由于信道中的噪声失真以及在发射机和接收机中暴露的电子，使得在接收机图上所映射的点无法直接落在“真实”点上。然而，接收机选择离所映射的点最近的“真实”点作为发射机最有可能用来产生QAM码元的点。该点采用与发射机相同的映射方法（但是映射的方向正好相反）映射回原始的4bit，也就是接收到了发送端送来的4bit 。
如果在接收机上存在过多的噪声，那么被映射到星座图上的点就将会离错误的点比离正确的已知点更近一些，这就导致码元的估计和恢复发生错误。
上例所列出的16QAM是因为其坐标图有16个点（每个象限4个点），每个QAM符号采用4bit表示，所以称之为16QAM；若每个QAM符号仅采用2bit，便为4个点的坐标图（每个象限一个点）的4QAM。以此类推，应有8比特的64QAM、16比特的256QAM等，成为多电平正交波幅调制（MQAM）。
QAM调制的框架图如图2所示。携带余弦(cosine)波幅的分支称为I (in phase，同相）分支，携带正弦波幅的分支称为Q（quadrature，正交）分支。
图2：QAM调制的框架图
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