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空间调制(spatial modulation,SM)作为一种新型多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)技术,具有低射频开销、硬件实现简单和传输性能可靠等特点,因此成为第五代(Fifth generation,5G)移动通信的物理层技术提案。为了适应5G的大规模MIMO场景,需要发展收发天线数更多的多用户和大规模多天线系统。为了兼容5G的多载波调制,空间调制的概念可以进一步扩展到频域,形成基于索引调制的正交频分复用多载波技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Index Modulation,OFDM-IM),具有频谱效率高、抗多径效应强、低峰均比和载波间干扰较小的优点。空间调制和索引调制的概念还可以扩展到正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)技术之中,使得多维调制兼顾高频谱效率和高分集增益,从而成为5G高速移动场景的候选方案。基于上述技术背景,本论文首先针对多用户和大规模多天线系统固有的空域干扰问题,设计出一系列低复杂度和高性能的空间调制检测算法;其次,针对多维广义空时频索引调制,对频域子载波干扰、和时域限幅干扰的抵消问题进行了研究;最后,将空间调制和正交时频空结合,对系统的信号检测问题进行了探讨。综上所述,全文的工作主要包括以下方面:第二章介绍了空间调制的基本模型和传统的检测算法。接着,针对多用户空间调制系统,提出两种基于近似消息传递(approximate message passing,AMP)的检测算法。其中,基于门限辅助的AMP(threshold-aided AMP,T-AMP)算法利用门限设置来降低实现复杂度,基于概率排序辅助的AMP(probability-ranking-aided AMP,P-AMP)算法通过重构搜索空间来提高系统的传输性能。第三章针对大规模广义空间调制系统,提出了基于门限的消息传递、基于概率排序的消息传递和基于AMP的检测算法。基于门限的信息传递算法通过预设门限来判断估计信号的可靠性,从而减少迭代次数,达到降低复杂度的目的;基于概率排序的信息传递算法通过增加搜索空间来提高检测性能;基于AMP的检测算法通过重构非高斯干扰变量来提高系统性能和通过避免最小均方误差运算(minimum mean-square error,MMSE)来降低复杂度。第四章针对广义空时频索引调制系统中的频偏问题,提出了基于MMSE准则和消息传递的两种软迭代检测算法来消除频域子载波间干扰。上述算法利用先验信息重构干扰,然后进行干扰抵消,提升系统性能。另一方面,针对广义空时频索引调制系统中的限幅模型,提出基于符号反馈和基于软信息两种干扰抵消迭代检测算法。将判决后的GSTFIM符号经历与发射端相同的限幅过程来重构限幅噪声,再进行干扰抵消操作,消除限幅噪声。最后,第五章将空间调制和正交时频空技术结合,提出广义空间调制正交时频空系统。针对该系统中的信号检测问题,利用系统信号的空时频结构特点,提出基于MMSE准则的判决反馈检测算法、基于通用近似消息传递(generalized approximate message passing,GAMP)的检测算法和基于信道矩阵对角特性的低复杂度GAMP三种检测算法。上述算法能够有效地抵消多径干扰,并在系统性能和计算复杂度之间获得灵活的折衷。