正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM)技术已经成为宽带无线传输领域的研究热点。作为一种多载波并行传输技术,OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,可有效地对抗多径衰落的影响,成为下一代移动通信4G(4th Generation)系统有竞争力的候选方案。同时,多天线(Multiple Input Multiple Output-MIMO)技术能够在空间形成独立的并行子信道同时传输多路数据流,可以有效提高系统的传输速率,在不增加系统带宽和发射功率的情况下提高频谱利用率。因此,MIMO技术也成了未来宽带无线领域的关键技术。如何有效地利用OFDM技术以及MIMO技术实现无差错高速无线传输,还有若干亟待解决的关键问题。本论文重点研究了OFDM以及MIMO系统的信道估计、干扰消除和信号检测等技术。论文针对OFDM系统中的信道估计问题,分析了多径慢衰落和快衰落信道中OFDM系统传输的基带数学模型。对于慢衰落的信道环境,提出了一种节约带宽的信道估计方法。对于快衰落的信道环境,推导了一种用Jake模型建模的时变信道的MMSE信道估计算法。通过计算机仿真分析了这两种算法的性能。OFDM系统对于频偏的敏感是限制其发展的一大原因。论文重点研究了由于信道时变特性导致的子载波间的干扰问题,推导了系统的信干比,提出了两种不同的子载波间干扰消除方法,并利用计算机仿真验证了提出的干扰消除算法可以比传统OFDM系统获得较大的性能增益。在OFDM系统中加入循环前缀是避免符号间干扰的一个简单方法,但是也导致了系统利用率的降低。此外,由于循环前缀通常是事先确定的,因此对于延时较长的信道,会出现信道长度超过循环前缀长度的情况。论文分析了OFDM系统中由于循环前缀的不充分而引入的符号间干扰和子载波间干扰,提出了两种不同准则的消除干扰的滤波器设计算法。计算机仿真结果表明,加入干扰消除滤波器后,系统性能有很大的改善。针对循环前缀导致系统利用率降低问题,论文研究了另一个有效的方法是采用时域均衡器。在回顾三种经典时域均衡技术的基础上,论文针对已有算法复杂度高,不适合实际应用的问题,提出了一种改进算法,并且通过计算机仿真和理论分析验证了算法的优点。MIMO系统中的多天线信号检测问题是MIMO系统中一个重要的研究方向。传统的排序连续干扰抵消算法OSIC由于存在严重的误码传播问题,因此性能较差。论文提出了两种改进的OSIC算法,并利用仿真证实了所提出的算法比传统方法的性能有较大改善。针对MIMO-OFDM系统在时变信道环境下的干扰消除问题,建立了一个MIMO-OFDM系统模型,给出了符号间干扰和子载波间干扰分析,为了消除干扰对系统的影响,推导了一个基于最小均方误差的最优频域均衡器。同时,还考虑了利用干扰抵消算法来进行干扰消除。无论是均衡还是干扰抵消算法,它们都是建立在已知信道信息基础上的。因此,论文也考虑了MIMO-OFDM系统中有干扰存在的信道估计问题。