扩频通信技术具有低截获性、多用户随机选址能力、抗干扰性能强等特点;最小频移键控(Minimum Shift Keying,MSK)信号具有对非线性失真不敏感、旁瓣衰减快、频谱利用率高、包络恒定等优点。直扩MSK通信系统兼具直接序列扩频技术与MSK调制技术的优势,在很多军用和民用领域得到广泛应用。本文针对直扩MSK信号全数字解扩接收机及其算法展开研究。本文采用并行和串行两种方法来实现直扩MSK信号的产生。在串行产生方法中,提出一种基于凸优化的转换滤波器设计方法,实现将直扩BPSK信号转换成直扩MSK信号的过程。在码捕获的过程中,针对多普勒频偏会影响码捕获相关峰这一问题,提出基于延迟相关的码捕获算法,以消除多普勒频偏对相关峰的影响。鉴于延迟相关算法不能同时捕获伪码相差和多普勒频偏,提出一种基于多普勒补偿的伪码-多普勒联合捕获算法,提高多普勒频偏估计范围,但该算法的估计精度和估计范围受到运算复杂度的限制。为了找到一种兼顾估计精度、估计范围和运算复杂度的捕获算法,本文首次将压缩感知理论引入码捕获中,提出一种基于压缩感知的联合捕获算法,仿真表明这种算法不仅能够同时捕获伪码相差和多普勒频偏,还能进一步提高多普勒估计精度和范围,同时降低运算复杂度。在直扩MSK信号的跟踪部分,分别采用全数字超前-滞后延迟锁相环和Costas环进行扩频码和载波相位跟踪,并通过仿真确定最优环路参数。最后将本文设计的直扩MSK信号解扩接收机与常规解扩解调方法的误码性能进行比较,得出本文设计的接收机能够避免信噪比损失,更适合低信噪比工作环境的结论。