正交频分复用(OFDM)因其高的频谱效率和出色的抗多径干扰能力，成为当前无线宽带移动通信系统广泛采用的通信技术，已被多个无线标准系统采用，如数字视频广播/数字音频广播(DVB/DAB)、高速无线局域网(WLAN)(IEEE802.11x)、移动WiMAX(IEEE802.16e)和3GPP/LTE等等。此外，随着长距离高速铁路网的发展，人们对高速移动场景下的多媒体服务需求在不断增长。但是，OFDM系统的性能容易受信道变化的影响，当一个OFDM符号内的信道变化时，子载波之间的正交性破坏导致载波间干扰(ICI)，使得性能大大降低。当OFDM结合多输入多输出(MIMO)系统时，ICI更加严重，信道估计和均衡问题变得更为复杂。对于无线系统相干接收机而言，要正确地恢复发射信号，信道估计和均衡技术必不可少，性能和复杂度是评价这些技术的两个主要指标。本文将就多天线宽带无线通信系统中的低复杂度信道估计和均衡技术进行研究。　　本论文的研究内容主要包括三个方面：时不变频率选择性信道下多天线时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)系统低复杂度信道估计、双选择性信道下多天线OFDM系统低复杂度信道均衡以及双选择性信道下多天线OFDM系统低复杂度信道估计三个方面进行了研究。本文的研究目标是深入探索现有算法的内在机理，在保持几乎相同性能的同时，设法降低现有算法的复杂度。为了便于工程实现，提出的方案考虑性能和复杂度的折中。全文的研究成果总结如下：　　本文首先研究了时不变频率选择性信道下多天线TDS-OFDM系统中的信道估计技术。不像常规的OFDM系统，TDS-OFDM系统没有循环前缀和导频符号，它的信道估计是利用已知的有限长度的伪噪声(PN)序列，常用的信道估计方案是基于时域相关的方法。由于频率选择性多径信道引入的符号间干扰(ISI)影响信道估计的精度，需要对相关输出的结果进行ISI消除。针对这个问题，分析了单天线系统传统迭代方案ISI消除的原理，其最大的不足在于需要多次迭代，且每次都需要对多径的能量排序和干扰消除。对于多天线TDS-OFDM系统，除了ISI消除之外，同信道干扰(CCI)消除也是一个关键考虑，取决于天线之间的导频设计。不过，现有的迭代CCI和ISI消除的方法，复杂度较高。本文提出的方案通过简单合理地设计多天线之间准正交的训练符号，对每个接收天线的相关输出结果构造线性方程，仔细分析该线性方程的结构，推导出一个隐含的CCI和ISI消除的相当简化的最小二乘(LS)意义上的解析解，无需迭代和矩阵求逆，大大节省了内存存储空间。此外，提出的低复杂度方案对单天线和多天线系统均能适用。　　接着，本文研究了双选择性信道下单天线和多天线OFDM系统中基于基扩展模型(BEM)建模的信道均衡算法，假设完美已知信道状态信息和BEM系数。快速时变信道使得OFDM系统的频域信道矩阵不再是对角阵，而是一个满矩阵，时不变信道下采用的简单的单抽头均衡器失效。传统的迫零(ZF)或最小均方误差(MMSE)均衡器的复杂度较高，且容易出现高的误码平层。此外，在高信噪比下ICI非常严重的情况下，频域信道矩阵的条件数很高，会导致性能恶化。以此为研究动机，深入分析基于BEM表示的分解的信道矩阵结构，提出了低复杂度的并行干扰消除(PIC)和混合干扰消除(HIC)两种均衡方案，可灵活应用于任何基函数。对于混合干扰消除的初始解，为了避免矩阵求逆，利用低复杂度的迭代LSQR算法。通过调整HIC方案的动态阈值可以方便地实现复杂度和性能的折中。随后，提出的基于BEM的信道均衡方法分别被扩展到快速时变信道下多天线MIMO系统和发射分集多输入单输出(MISO)系统。不管是单天线还是多天线系统，仿真证实提出的方案能够在性能和复杂度之间获得较好的折中。　　最后，本文研究了双选择性信道下多天线OFDM系统中的基于BEM的信道估计算法，仍然以探索低复杂度信道估计为主要目标。对于基于BEM时变信道，时域或频域信道估计转化为BEM系数估计。传统的最小二乘估计方法需要复杂的矩阵求逆，对于多天线系统，涉及求逆的矩阵维数更大。针对这一问题，结合双选择性信道下导频设计的特点、OFDM系统频域处理的优势以及基于复指数基扩展模型(CCE-BEM)的时频映射关系，提出一种既不需要矩阵求逆也不需要迭代的低复杂度信道估计算法，并且考虑利用线性映射、迭代的信道估计和均衡来进一步增强信道估计的精度。　　低复杂度的实现技术对于实际通信系统是相当有吸引力的。本文提出的低复杂度信道估计和均衡方法对多天线TDS-OFDM系统或高速移动环境下SISO/MIMO OFDM系统的接收机设计有一定的参考价值。