随着5G的部署、物联网的广泛应用以及其他高移动应用的日益发展,对多普勒环境下的高可靠、高容量通信提出了更高的要求。将非相干抗时、频色散波形拓展到空间抗色散波形可以有效的满足高移动场景下的通信需求,但目前缺乏明确的思路和方法。针对非相干抗双色散波形的空分拓展,将非相干MIMO空分复用模型与抗双色散衰落的波形相结合,设计了一个时-频-空调制信号体制,在高速移动环境下可以获得在时、频、空域上的联合复用,并保留在双色散域的鲁棒性。此外,针对非相干MIMO-MFSK调制模型存在的非线性互扰问题,提出了低复杂度的线性化检测算法和信号设计。论文主要内容如下:（1）首先阐述了高移动环境下时、频、空调制的研究背景与意义,以及Chirp调制与非相干MIMO技术的国内外研究现状。其次,给出了FCr SK调制与检测模型,详细阐述了非相干MIMO-MFSK系统模型推导过程,总结了非相干抗时、频色散波形的空分复用拓展思路并指出非相干MIMO-MFSK系统检测算法的不足。（2）针对移动环境下的高可靠、高容量通信,结合MIMO-MFSK系统的思路,将抗双色散衰落的非相干时频波形拓展到空分域,获得时-频-空调制信号体制以及非相干检测算法。理论推导及仿真结果表明,所提MIMO-FCr SK时-频-空调制检测系统对多普勒频移不敏感,继承了Chirp信号的抗时、频色散的优势。此外,基于软件无线电平台和信道模拟器,搭建了一套收发系统,验证其在移动环境下的可行性。（3）针对非相干空间调制存在的非线性互扰问题,提出了一种低复杂度的线性化检测算法,并给出了满足任意发射天线数的信号设计,使MIMO-MFSK能量检测对收发天线数目的要求不再那么严苛。接着对模型进行详细的推导,给出算法的新等效通式。仿真结果表明,采用等效线性求解能够降低检测的运算复杂度。