正交频分复用(OFDM)指数调制(IM)是一种典型的多载波调制技术。相比于传统的OFDM,在快时变信道下,OFDM-IM对子载波间干扰(ICI)具有更强的鲁棒性。另外,OFDM-IM能够在不增加调制阶数的前提下获得更高的频谱效率。本文首先学习了OFDM-IM的信号模型和高移动快时变信道下的几种传统的检测算法,包括基于块消除(BC)、基于信号功率(SP)和基于最小均方误差(MMSE)对数似然比(LLR)的算法。在高速移动环境下,ICI的存在会导致BC算法和SP算法出现错误传播问题,针对这一问题,提出了基于消息传递(MP)的检测算法。接着,在MP的迭代过程中引入激活模式的约束,提出了基于模式感知的MP(PA-MP)算法。计算机仿真表明,虽然PA-MP算法检测复杂度要稍高于BC和SP算法,但是其可以有效克服错误传播问题。另外,PA-MP算法的检测复杂度比MMSE-LLR的低,误码率(BER)性能也比MMSE-LLR的好。为了降低PA-MP算法的复杂度,还提出了一种准带状的PA-MP算法,通过选择带状宽度的大小,OFDM-IM可以实现在检测复杂度和BER之间的折中。其次,针对并行MIMO-OFDM-IM和广义空频指数调制(GSFIM)方案不能得到发送分集的缺点,学习了空频移位键控(SFSK)和广义SFSK(GSFSK)。提出了一种基于稀疏列向量循环移位的弥散矩阵构造方法,使得发送信号在天线和子载波维度上同时具有稀疏性,因此可以更好地减弱天线间干扰和ICI。接着,理论分析了SFSK和GSFSK系统的渐进分集度。最后,针对最大似然(ML)检测算法的高复杂度问题,提出了基于MMSE的相关检测算法和LLR检测算法。