Bei den Modulationsverfahren unterscheidet man zwischen Verfahren mit Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation. Diese Modulationsarten können sowohl für analoge Signale als auch für digitale Signale eingesetzt werden.
Bei der Modulation von analogen Signalen werden kontinuierlich alle analogen Signalwerte des Nutzsignals moduliert. Da digitale Signale nicht wertekontinuierlich sind, sondern von einem Kennzustand in einen anderen springen, spricht man in diesem Zusammenhang nicht von Modulation, sondern von Umtastung. Alle Umtastverfahren basieren auf den drei genannten Modulationsverfahren: Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation und Phasenmodulation.
Amplitudenumtastung (ASK): Bei der Amplitudenumtastung wird die Trägerfrequenz mit zwei verschiedenen Amplituden moduliert. Die eine Amplitude entspricht der logischen »0«, die andere der logischen »1«. Die Trägerfrequenz bleibt bei diesem Verfahren konstant. Bei der On-Off-Umtastung (OOK) wird das Trägersignal bei der Digitalwert "1" ein- und bei "0" wird die Trägerfrequenz abgeschaltet. Frequenzumtastung (FSK): Bei der Frequenzumtastung werden den beiden Digitalwerten unterschiedliche Frequenzen zugeordnet. Der Digitalwert »0« wird mit der Trägerfrequenz »f1« getastet, der Digitalwert »1« mit der Trägerfrequenz »f2«. Das bedeutet, dass je nach Zustand des Nutzsignals (»1« oder »0«) eine andere Frequenz gesendet wird. Bei dieser Modulationsart wird zwischen zwei Frequenzen umgeschaltet. Die Amplitude der Trägerfrequenzen ist dabei konstant.
Phasenumtastung (PSK): Bei der Phasenumtastung werden den beiden digitalen Zuständen »0« und »1« zwei Phasenlagen der Trägerfrequenz zugeordnet, beispielsweise 0° für das Signal mit dem Zustand »0« und 180° für das Signal mit dem Zustand »1«. Bei der Phasenumtastung sind die Trägerfrequenz und die Amplitude konstant.
Bei den genannten Umtastverfahren wird eine Trägerschwingung mit nur zwei Kennzuständen moduliert. Dies führt zu einem relativ großen Bandbreitenbedarf und einer relativ geringen Datenrate. Um die Bandbreite besser zu nutzen und die Geschwindigkeit zu erhöhen, hat man diverse Verfahren entwickelt, in denen gleichzeitig verschiedene Phasenlagen verwendet und mehrere Umtastverfahren miteinander kombiniert werden. Ein Beispiel für eine Vierphasen-Umtastung ist Quadratur-Phasenumtastung (QPSK), eines für die Kombination aus Amplitudenumtastung und Phasenumtastung die Quadraturamplitudenmodulation (QAM).
Alle bisher behandelten Modulationstechniken arbeiten mit einer Trägerfrequenz und werden daher auch als Ein-Träger-Modulation bezeichnet. Daneben gibt es Modulationsverfahren wie Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM), die mit mehreren Trägerfrequenzen arbeiten; diese nennt man Mehrträgerverfahren.