Modulacja stosowana w modemach jest procesem konwersji informacji cyfrowej na postać analogową, która może być transmitowana przez linie telefoniczne. W telekomunikacji proces ten zachodzi w modemach działających na zasadzie emisji ciągłej, sinusoidalnej fali nośnej, której parametry są modyfikowane odpowiednio do wartości przesyłanych danych. Modyfikacja wejściowym sygnałem cyfrowym jednego z trzech parametrów opisujących idealną sinusoidę fali nośnej: amplitudy, częstotliwości oraz fazy, umożliwia uzyskanie wielu punktów charakterystycznych sygnału nośnej, zwanych konstelacją. Przejścia pomiędzy kolejnymi stanami charakterystycznymi w konstelacji noszą nazwę momentów znamiennych, a przedział czasowy między nimi nazywany jest elementem modulacji. Jednostką miary szybkości modulacji jest bod (baud), określający maksymalną liczbę zmian momentów lub stanów charakterystycznych w czasie sekundy.
Dla sygnałów telegraficznych o dyskretnym przebiegu czasowym wyróżniane są tylko dwa stany charakterystyczne i dla takich sygnałów szybkość modulacji jest równoważna z przepływnością binarną ( bod = b/s). We współczesnych modemach jeden stan charakterystyczny w konstelacji niesie informację o większej liczbie bitów wejściowych (2, 4, a nawet 8 bitów informacji), zatem na bod przypada więcej bitów informacji, co odpowiednio zwiększa przepływność binarną kanału. Możliwość modulowania fali nośnej przebiegiem o liczbie stanów większej niż 2 nazwano modulacją wielowartościową (M-ary). Przesłanie duobitów (2 bity informacji) wymaga czterech stanów charakterystycznych fali zmodulowanej i określana jest modulacją czterowartościową. Modulacja przy użyciu trójbitów (8 kodów) nosi nazwę modulacji ośmiowartościowej, a przesłanie takich sygnałów wymaga 23 = 8 możliwych stanów charakterystycznych fali nośnej.
Istnieje wiele metod detekcji i odtwarzania informacji binarnej ze zmodulowanego sygnału. W przypadku modulacji fazy określona faza sygnału może reprezentować pojedynczy bit lub grupę bitów albo określać kombinację bitów wynikającą z korelacji między poszczególnymi stanami charakterystycznymi.