当今的移动通信仍在快速变革,窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NBIoT）低功耗、广覆盖的特点让其在众多传统领域产生广阔的应用场景。由于NB-IoT典型的工作信噪比小于0d B且它简化的物理信道等原因,现有的广泛用于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统的信道估计器不能直接适用,因此研究一种在NB-IoT系统中有较好性能且复杂度较低的信道估计算法尤为重要。本文从NB-IoT的物理层出发,分析了无线信道模型对信道传输的影响,通过对NBIoT下行链路的设计,研究了导频位置的信道估计算法和时域方向的内插算法。综合考虑硬件实现的复杂度和系统性能,提出了一种信道估计改进算法IA＿LMMSE（Improved Algorithm for LMMSE）的方案。基于该方案,以Xilinx的FPGA开发板为硬件平台,采用Verilog硬件描述语言对算法进行了硬件实现。针对信道估计算法的性能方面,研究了经典的信道估计算法并提出改进的基于参数估计的LMMSE（Linear Minimum Mean Square Error）算法,利用导频的频域自相关计算均方根时延,从而降低了传统LMMSE算法的复杂度。为了进一步提高算法性能,在频域方向处提出了两种模式帧间滤波的方法,时域方向上提出帧间的线性插值法,比其他插值算法具有低复杂度和更好的性能。针对信道估计算法的硬件实现方面,为了降低硬件实现的复杂度,将导频生成信号和LMMSE算法的系数值以查找表方式取出,且通过对系数矩阵的研究,利用系数矩阵存在的部分对称性将存储降低44%;为了降低资源使用率和运算的时延,对参数估计模块中的除法器进行了分时复用的设计和在时域插值模块中采用两级流水线。最后,基于Matlab和Vivado对NB-IoT信道估计改进算法实现了系统的功能仿真与性能测试。结果表明提出的IA＿LMMSE信道估计算法比最小二乘法（Least Square,LS）估计算法误码率有8d B的性能提升,且提出的帧间迭代的滤波方法在低信噪比下效果更好,并可用于其他移动通信系统中。硬件实现方面,1个子帧完成信道估计消耗的时间为0.01ms,在FPGA上的各项利用资源均在10%以下,满足应用需求。