在实际信号处理过程中，观测信号总是混杂着干扰和噪声，对信号处理的检测与估计结果有很大影响。因此，信号处理的一个基本任务就是将混杂在噪声和干扰中的有用信号准确地检测和估计出来，而信号的可分离性是完成这个任务的关键。通常，对信号的分析与处理都是在某个特定的处理域内进行的，所以就要求信号在该处理域内具有可分离性。常用的信号处理域是时域和频域，但是在实际系统中，信号经常同时在时域和频域内混叠，使得在时域和频域内难以准确地分离出信号。因此，有必要考虑在其它处理域内来实现信号的分离。自相关域是另外一种描述信号基本特征的处理域，由于白噪声信号在自相关域内具有其独特的特性，自然地与其它非白信号具有在该域内的可分离性。因此，本文从分析信号在自相关域的描述出发，研究信号在自相关域内的可分特征，并在此基础上进行相应分析与处理，以期实现所要目标。论文主要研究工作及成果如下：1.分析了信号在自相关域内的描述，研究了信号可分离性在自相关域内的表现形式，提出了信号及信号子集在自相关域内的可分性定义，为在自相关域内进行可分特征提取以及信号设计提供一个设计参考准则。2.在信号满足自相关域可分性要求，系统中信号子集与干扰子集也可分的前提下，讨论了基于自相关域可分特征的干扰消除滤波器，提出了基于自相关域可分特征的信道估计方法，并分析了系统信道参数及滤波器参数对输出信号功率等的影响。最后通过仿真实验来验证基于自相关域可分特征的方法能有效地实现干扰消除与信道估计。3.当信号与干扰的自相关函数具有自相关域可分特征时，在传统MMSE估计器的基础上，结合信号和干扰的自相关域非零延迟特征，提出了改进的MMSE估计器。通过理论推导与仿真实验说明了改进的MMSE估计器既能利用信号的非零延迟自相关统计信息来减小估计误差，也能利用干扰的非零延迟自相关统计信息实现估计精度的提高。4.研究了基于自相关域可分特征的信号处理技术的应用。综合本文所研究的基于自相关域可分特征的各信号处理技术的优点，提出了基于信号自相关域可分特征的无线通信信号检测与估计系统方案，通过自相关域滤波器实现干扰的消除，并采用基于信号自相关域可分特征的信号估计方法对信号的信道参数进行估计，结合信道估计结果在消除干扰的同时尽可能地保留较大的信号功率输出，最后用改进的MMSE估计器实现用户信号的准确估计。5.将改进MMSE估计器的思想推广，提出了基于信号非零延迟自相关特征的改进维纳滤波器，帮助改善滤波效果。最后，通过对实际声音信号进行分离及噪声抑制实验验证了本文所研究方法的有效性。