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由于计算机技术的发展，特别是数字信号处理技术的应用，推动了无线通信技术进入快速发展时期。当前，第三代(3G)移动通信系统已进入标准化制定阶段，即将实现商业运营；而第四代(4G)移动通信技术也在广泛研究阶段。为了有效利用带宽和抑制干扰，多址系统被大力推崇。在直接序列码分多址(DS-CDMA)的系统中，利用不同的扩频码使许多用户共享信道带宽。但是多址干扰和多路径信道畸变也限制了DS-CDMA系统的性能，因此提出许多信号处理方法来解决这些问题，这些方法分为两类：多用户检测和空时处理。
时域处理只能很小程度地抑制同信道干扰，而空域处理对抑制同信道干扰相当有效，但有效抑制码间干扰则取决于多径的角度扩展。在无线通信中，同信道干扰和码间干扰往往同时存在，因而需要使用空时联合处理。空时处理同时对所有天线工作，并在时间和空间两个域来处理接收信号。多输入多输出(MIMO)系统正是利用相互正交的空间维和时间维，在多个发射天线和接收天线上按照时间的次序依次传输和接收信息符号，从而提高数据速率、信号质量和系统容量。
本文着重于DS-CDMA的MIMO系统中的空时多用户检测方法的研究，充分利用无线系统编码的概念，基于空时分组码的线性性质简化MIMO系统中多用户检测的复杂性。针对不同的通信系统模型，分析了线性和非线性空时多用户检测算法的系统性能。在空时分组编码的MIMO系统中，构建了一种线性空时多用户检测算法，并与线性分集多用户检测方法进行比较，证明了这种线性空时多用户检测方法的优越性能。
当前最优的多用户检测方法，即最大似然多用户检测，运算复杂难以应用于实际。而应用广泛的解相关多用户检测方法需要计算相关矩阵的逆，这增加了噪声功率和运算时间。本文探讨了干扰对消非线性空时多用户检测方法，即在做判决之前，从每个用户的接收信号中减去多用户干扰。连续干扰对消(SIC)多用户检测是一种由判决驱动的次最优的多用户检测方法。在非同步DS-CDMA系统中，利用最大平均能量最优原理的连续干扰对消多用户检测用连续的方式进行干扰对消，这种连续干扰对消在对协方差矩阵的估计出现误差时，具有很好的性能。本文针对空时编码的MIMO系统，提出了空时全干扰对消多用户检测方法，通过对所有用户进行全干扰对消，从而检测期望用户的信号并抑制多址干扰。
本文针对MIMO系统，提出自适应线性约束二阶最小均方空时多用户检测方法，通过利用最小输出能量的优化方法，建立一种可以抑制多址干扰和加性高斯白噪声的自适应线性检测算法，并获得很好的干扰抑制能力和快速收敛性能。
实际的无线通信信道是实时变化的，当信道响应突然变化或出现新的同信道用户时，训练序列便需要重新发送，而训练序列的不断发送会造成频谱资源的很大浪费，因而盲检测应运而生。在本文的最后部分研究了MIMO系统中的盲空时多用户检测的问题，利用子空间追踪算法对平坦瑞利衰落信道进行盲空时多用户检测，针对简单的同步CDMA信道和非同步具有多路径效应的CDMA信道，分析盲多用户检测的主要技术，并提出在DS-CDMA的MIMO系统中利用正交投影近似子空间追踪(OPAST)算法进行盲空时多用户检测，得到很好的性能。