Demodulator, specjalnie dopasowany do sekwencji symboli, które tworzy modulator, określa fazę otrzymanego sygnału i na tej podstawie odtwarza oryginalne dane. Metoda ta wymaga specjalnego sygnału odniesienia, do którego odbiornik mógłby porównać sygnał otrzymany w celu określenia fazy. Takie systemy nazywane są systemami koherentnymi.
Kodowanie za pomocą zmian Zamiast przyporządkowywać każdemu układowi bitów konkretną fazę, można również nadawać im odpowiednią jej zmianę. Demodulator będzie wtedy wykrywał zmiany fazy w nadawanym sygnale, a nie samą fazę. System taki nazywany jest różnicowym PSK, ponieważ metoda polega na obliczaniu różnicy między kolejnymi fazami. Metoda ta jest łatwiejsza w implementacji, ponieważ niepotrzebny jest w niej sygnał odniesienia, z drugiej zaś strony produkuje ona więcej błędów.
Diagram konstelacji Najlepszą metodą prezentacji działania PSK jest diagram konstelacji, który umieszczony jest w przestrzeni liczb zespolonych. Oś liczb rzeczywistych przedstawia składową synfazową, natomiast oś liczb urojonych kwadraturową. Amplituda każdego punktu na osi synfazowej jest używana do modulacji sygnału cosinus, natomiast amplituda na drugiej osi moduluje sygnał sinus (lub odwrotnie).