无线通信技术的发展日新月异,人们对宽带无线通信的需求日益增长,为了提供更稳定和更可靠的移动通信服务,需要对复杂条件下无线通信技术进行更加深入地研究。在高速铁路环境下,复杂的场景环境和接收端的高移动性导致无线信道呈现出频率选择性衰落和快时变特性,此时接收端难以获取准确的信道状态信息,必须采取一定的手段补偿衰落效应对接收数据的影响。信道估计是OFDM系统接收端的关键组成部分,是宽带无线通信系统进行相关检测、解调和均衡的基础,直接影响整个通信系统的性能。信道状态信息的准确估计对整个系统的性能有着极其重要的影响,这推动了无线通信系统在复杂条件下信道估计的广泛研究。针对以上存在的问题,本文的主要研究工作包括:首先,分析了OFDM技术的基本原理和无线信道的传播特性,分析了无线信道的衰落特征,重点分析小尺度衰落造成的多径效应和多普勒效应在信道传播过程中的影响,在此基础之上,分析了高速铁路这一特殊传播场景,其特点是存在一定数量的多径并且由于移动端的高速运行,导致无线信道呈现出快时变的特性。其次,深入研究了传统的基于导频的信道估计算法原理,分析了导频插入方式、导频处信道响应的估计算法和非导频数据处的插值算法。针对传统算法的不足提出改进算法,在LS及LMMSE估计准则的一次粗估计基础上,引入阈值DFT算法,通过设置阈值对粗估计的信道响应进行判决处理,完成二次估计,实现去除噪声,达到提升估计性能的目的。通过仿真实验表明去噪算法具有良好的性能表现。最后,由于高速铁路场景下无线信道呈现出的快时变特性,本文采用BEM进行信道建模,实现对时变信道的拟合,将对信道参数的估计转化为少量基函数系数的估计。重点研究分析了基于CE-BEM、P-BEM和DKL-BEM等模型的基本原理,通过仿真探讨了不同BEM模型拟合时变信道的性能,以及不同基函数个数和不同运行速度对BEM建模的影响。为了降低高速移动导致的载波间干扰对信道估计的影响,采用导频组图样作为插入导频,并推导了BEM模型中LS和LMMSE准则对基系数估计的计算过程。在此基础之上,引入卡尔曼滤波技术作为时变信道估计手段,利用OFDM符号在传送过程中的相关性,建立一阶自回归过程表示其变化过程,可以更加有效地追踪时变信道响应。最后通过实验仿真验证了在BEM建模的基础上不同估计算法的性能表现。