随着无线通信技术的发展，对于通信系统的性能要求不断提高，信道估计技术作为决定通信系统性能的重要一环，一直在无线通信技术中占有重要地位。正确的估计信道是接收端恢复发送信号的基础。而影响无线信道估计的准确性的因素主要有两个，由于多径传播引起的频率选择性衰落和由于终端移动产生的时间选择性衰落。同时，新的通信技术，如OFDM等，也使无线信号的传播环境愈发复杂。这就对信道估计技术提出了更高的要求。　　本文分析了信道特性，设计了信道估计模型并针对每种信道模型不同的适用性，引入多模型控制理论，并在时频双选信道和OFDM信道中研究其应用，设计全局最优的估计结果。　　针对双选信道，基于估计理论，一个无线信道估计模型应当包含信道建模和估计器两部分。信道建模采用目前较为广泛应用的信道模型是基扩展模型(BEM)，通过减少估计参数在保证建模精度的基础上尽可能的降低了运算的复杂度。根据基函数不同，多种基扩展模型构成信道模型集。估计器部分利用Kalman自适应滤波器进行参数估计，提高了估计的准确性。同时引入机动目标跟踪领域的交互式多模型软切换方法在无线信道估计模型之间进行切换。仿真结果证明，我们设计的针对双选信道的多模型信道估计系统可以很好地覆盖无线信道的多种可能的传输环境，并获得全局最优的估计结果。　　针对无线信道估计模型中存在多种估计器的情况，交互式多模型的切换方法无法直接采用，因此本文设计了一种加权多模型的切换策略。信道建模采用基函数不同的多种基扩展模型，估计器集合中包括Kalman自适应估计和LS估计器两种，从而构成了基于不同建模方法与不同估计器的信道估计模型集。基于高斯-马尔科夫定理，通过计算无线信道估计模型的均方差的加权和，作为模型集内的切换方法，并给出了切换增益和复杂度分析。理论分析和仿真结果均证明，提出的加权多模型切换策略的双选信道估计系统，在几乎不增加复杂度的情况下，可以很好地覆盖无线传输的可能性，获得全局最优的估计结果。　　对于传输环境更为复杂的OFDM信道系统，信道估计受到由信道时变性引入的子载波间干扰的影响。基于信道估计和数据检测联合方案，提出的多模型信道估计中，估计模型采用不同BEM模型和Kalman估计器的结构，根据OFDM的时频变换设计Kalman滤波过程，并设计交互式多模型切换系数完成多个模型间的切换。仿真结果证明，设计的多模型信道估计系统在OFDM信道环境及ICI作用下，可以有效完成不同模型间的切换并获得估计结果的提升。