未来无线通信发展的主要趋势是：更宽的传输带宽、更高的载频和更快的移动速度。以正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)为代表的分块传输技术能有效地克服宽带产生的多径干扰，同时，提供了高的频带利用率和基于频域的低复杂度均衡器。更高的载波频率、更快的移动速度将导致信道时变性的增加，此增加意味着子信道间干扰的增大。当归一化多普勒扩展大于0.01时，恒定的信道模型不再适用，为了消除子信道间干扰的影响，信道冲激响应(CIR，Channel Impulse Responsing)必须建模为线性或非线性模型。另外，相当一部分的无线信道具有稀疏特性，如果能充分挖掘稀疏性，信道噪声影响可得到有效抑制，从而能够提升系统性能。本文主要对如下三个方面进行了研究：稀疏信道估计器设计、时变信道估计器设计和时变信道的均衡器构造。主要贡献如下：(一)针对无线稀疏信道，本文提出了一种联合最大似然信道估计算法，该算法同时估计CIR和信道噪声方差。在此基础上，又设计了一种基于门限的提升性能的信道估计器。在中短波信道下的仿真结果表明：同传统最大似然估计器相比，该估计器可以获得2dB信噪比的提升，性能十分接近于最小均方误差估计器，与理想信道估计器相比，性能相差甚微。同时该估计器复杂度低，实现简单。(二)针对中等时变信道，本文构造了基于时域训练序列的最大似然信道估计器。该估计器实现如下：首先，利用最大似然准则估计训练序列处的CIR，然后利用基于采样点的二次多项式内插算法获得数据符号处的CIR。在移动市区信道仿真表明：二次多项式内插的性能明显优于线性内插。(三)在中等时变信道线性模型基础上，提出了一种简化的时域迫零均衡器：该均衡器整合了矩阵Nuemann级数展开和FFT／IFFT技术，显著降低了计算复杂度。在移动市区信道仿真表明：简化算法误比特率性能逼近原始迫零均衡器。