正交波幅調制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）是一種對無線、有線或光纖傳輸鏈路上的數字信息進行編碼，并結合振幅和相位兩種調制方法的非專用的調制方式。QAM是多相位移相鍵控的一種擴展，二者之間最基本的區別是在QAM中不出現固定包絡，而在相移鍵控技術中則出現固定的包絡。QAM技術具有頻譜利用率高，并可具有任意數量的離散數字等級。該調制方式通常有二進制QAM（4QAM）、四進制QAM（l6QAM）、八進制QAM（64QAM）等多電平正交振幅調制MQAM調制。與其他調制技術相比，QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優點。這種調制技術己被廣泛應用，并且將QAM技術用高效的專用集成電路實現。
QAM使用帶有相同頻率成份的一條正弦和一條余弦波來傳遞信息。調幅信號有兩個相同頻率的載波，但是相位相差90度。一個信號叫I信號，另一個信號叫Q信號。從數學角度將一個信號表示成正弦，另一個表示成余弦。兩種被調制的載波在發射時被混和。
當QAM以正弦波和余弦波兩個分支信號輸入傳輸位時，輸入的位會先轉換成正弦波幅和余弦波幅，再送入到信道中去，每次最少要送出一組波形。以16QAM為例，每個QAM符號送出4bit，此4bit可映射到QAM-16坐標圖中16個點中的一個對應點。注意，對于4bit信息來說，16個點的星座圖使得每種比特組合都可以由一個唯一的點來表示。QAM的工作機理可解釋如下。
在發送端，比特流被映射的每個點的x和Y成份指定了將要在信道上發送的正弦波和余弦波幅度。發射機和接收機都具有預定義的在比特和點之間進行映射的方法。如圖1中左圖所示。此點的x, y值標識余弦波及正弦波的波幅，再通過信道送到接收端去。
圖1：QAM-16的坐標圖
在接收端，余弦波和正弦波通過信道傳送出去以后，接收機恢復并估計每種波形的振幅。將接收到的余弦波及正弦波投射到解調坐標圖中，再度將余弦波及正弦波分別復原為x及Y值，如圖1中右圖所示。這些幅度值被投影到一個星座圖上，該星座圖和發射機所使用的星座圖相同。通常，由于信道中的噪聲失真以及在發射機和接收機中暴露的電子，使得在接收機圖上所映射的點無法直接落在“真實”點上。然而，接收機選擇離所映射的點最近的“真實”點作為發射機最有可能用來產生QAM碼元的點。該點采用與發射機相同的映射方法（但是映射的方向正好相反）映射回原始的4bit，也就是接收到了發送端送來的4bit 。
如果在接收機上存在過多的噪聲，那么被映射到星座圖上的點就將會離錯誤的點比離正確的已知點更近一些，這就導致碼元的估計和恢復發生錯誤。
上例所列出的16QAM是因為其坐標圖有16個點（每個象限4個點），每個QAM符號采用4bit表示，所以稱之為16QAM；若每個QAM符號僅采用2bit，便為4個點的坐標圖（每個象限一個點）的4QAM。以此類推，應有8比特的64QAM、16比特的256QAM等，成為多電平正交波幅調制（MQAM）。
QAM調制的框架圖如圖2所示。攜帶余弦(cosine)波幅的分支稱為I (in phase，同相）分支，攜帶正弦波幅的分支稱為Q（quadrature，正交）分支。
圖2：QAM調制的框架圖
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