Yhdistämällä vaihemuutokseen samanaikainen moduloivan signaalin amplitudimuutos voidaan siirtonopeutta kasvattaa lisää. Tätä modulaatiotapaa kutsutaan QAM (Quadrature amplitude modulation) -modulaatioksi.
QAM-tekniikalla yhteen modulaatiojaksoon sisällytetään neljä bittimuutosta. Tällöin bittinopeus on nelinkertainen baudinopeuteen nähden. Normaali QAM -modulaation maksimaalinen modulaationopeus on 2400 baudia, jolloin bittinopeus on 9600 bps.
Neljän bitin käyttö vaatii yhteensä 16 erilaista bittikombinaatiota. Nämä saadaan aikaan 12 erilaisella vaihetilalla ja 4 amplituditilalla. Modulaatio tuotetaan käyttämällä modeemissa kahta erillistä modulaattoria, joista ensimmäinen tuottaa neljä amplitudimodulaatiota ja toinen 12 vaihe-erotilaa.
Kaikki eri signaalit summataan ja saadaan lopullinen modulaatiotulos, jota voidaan esittää vektorimuodossa - ns. tähtikarttakuvio.
Perusmallista QAM -modulaatiota on kehitelty edelleen käyttämään kuuden bitin ryhmiä yhdessä modulaatiojaksossa. Tällöin vaihe- ja amplitudikombinaatioita pitää luoda yhteensä 64. Tällainen modeemi pystyy 14 400 bps siirtonopeuteen.
Jos puhelinlinjan signaali-kohinasuhde (S/N-suhde) pienenee alle tietyn rajan, vähenee kuuden bitin koodausta käyttävän modeemin tehollinen siirtonopeus jyrkästi. Samalla S/N- suhteella saadaan nelibittistä koodausta käyttävällä modeemilla vielä hyvä siirtonopeus, koska sen modulaatiotapa ei ole niin häiriöherkkä.