提出了一种基于三线性模型的多径信道中多用户检测和波达方向(Direction of arrival,DOA)估计联合处理方法.对阵列接收到的信号分析表明,阵列接收信号具有三线性模型特征.在分析单径信道中的三线性模型的基础上,研究了多径信道中阵列接收信号三线性模型,提出了一种改进的三线性交替最小二乘(Improved trilinear alternating least square,ITALS)算法,它可对多用户检测和DOA估计进行联合处理.该算法利用方向矩阵的Vandermonde特征、基于最小二乘法对方向矩阵进行重构和DOA估计.仿真结果说明,该方法具有较好的误码率性能、较快的收敛性能和精确的DOA估计性能.当DOA靠近90°时,DOA估计性能下降.