低轨宽带卫星星地中继传输系统以其覆盖范围大、易于获取信息、传输速率高等优势获得了越来越多的关注。而信道估计的准确性严重影响了信号检测的性能。本文面向低轨卫星星地中继传输系统，针对高速超宽带信道具有稀疏性的特点，以降低计算复杂度为目标，对快变级联信道的信道估计算法展开了研究，具体工作如下：　　针对现有快变中继信道估计算法复杂度较高的问题，在已知有效抽头位置的前提下，考虑到基扩展模型较好的抗时间选择性，本文提出了基于自适应基扩展模型的快变稀疏级联信道估计方法。首先，在放大转发传输场景下，通过设定归一化多普勒频移和信噪比的门限值自适应选择基扩展模型；然后利用信道稀疏度的先验信息，选择合适的LS/LMMSE准则对主径系数进行估计。通过减少对稀疏位置系数的估计，在降低算法复杂度的同时，有效降低导频开销。研究结果表明所提算法既保证了估计性能，又减少了待估参数，有效降低了算法复杂度。　　在此研究基础上，为了松弛基于基扩展模型稀疏估计算法需要已知有效抽头位置的前提条件，考虑到压缩感知可重构稀疏信号的特点，本文提出了基于压缩感知的基扩展模型级联信道估计方法。首先，针对单个OFDM符号，通过正交匹配追踪，最大化残差内积，不断迭代探测所有信道非稀疏位置，计算相应位置的信道系数；然后，考虑多个OFDM符号间的信道相关性，通过结构化的正交匹配追踪进一步提高估计性能。研究结果表明所提算法保证了快变信道的估计精度，减小了信道时变特性对算法性能的影响。　　研究结果表明本文所提出的信道估计方案有效地实时跟踪低轨卫星信道的变化状态，为实现OFDM系统准确的相干解调提供了有力支撑。