随着全球移动互联网和物联网技术的蓬勃发展,移动用户数和业务流量呈现爆炸式增长。如何在有限的频谱资源上满足上述爆炸式增长的移动通信业务需求,已成为宽带无线移动通信系统技术发展面临的巨大挑战。在低频段已经无法分配较宽的连续频谱,因此工作在60GHz以上频段的毫米波通信系统技术获得了广泛关注。本文主要研究了60GHz频段的毫米波通信系统的信道估计技术。首先,本文介绍了毫米波通信技术的发展历史与研究现状,分析了在自由空间和大气环境中影响毫米波频段电磁波无线传播特性的主要因素,对比了毫米波频段传输的特性和优势。在介绍毫米波通信系统发展现状的基础上,本文分析了60GHz频段的IEEE802.11ad和IEEE 802.11ay两种无线局域网标准,研究了标准规范的无线帧结构与物理层链路参数等系统框架。同时,本文概述了基于IEEE 802.15.3c的典型应用场景中的信道模型。在此基础上,本文给出了60GHz毫米波通信系统总体方案,定义了系统的帧结构,设计了基于格雷互补序列的前导码。其次,本文研究了无线通信系统中的信道估计关键技术。在介绍基于训练序列的信道估计,盲信道估计和半盲信道估计技术的基础上,本文推导分析最小二乘信道估计,最小均方误差信道估计,自适应信道估计等基于训练序列的信道估计算法。同时,本文研究了线性插值,三次样条插值和多项式插值等经典插值算法。另外,本文通过计算机仿真对比分析了不同算法的最小均方误差等性能。然后,本文研究了基于格雷序列的信道估计算法。针对单点频域均衡,该算法通过接收信号与本地序列互相关得到时域信道估计后,经信号处理得到信道频率响应。在此基础上,本文提出了两种改进算法。算法一更改系统帧结构,即改变格雷序列的极性结构以及选取不同的信道估计序列长度。算法二设定阈值门限,将低于阈值的时域信道估计初值置为零来抑制系统噪声的影响。另外,本文给出了一种联合相噪处理的信道估计算法,通过信道估计和相位噪声抑制的迭代信号处理提高信道估计性能。本文通过计算机仿真对比验证了不同算法的最小均方误差和误码率性能,其中两种改进算法和联合相噪处理的信道估计算法都提高了最小均方误差和误码率性能。最后,本文研究了基于匹配追踪的信道估计技术。针对毫米波频段多径信道的稀疏特性,将信道估计问题转化为稀疏信号的重建问题,利用了压缩感知的思想和匹配追踪的算法进行求解。本文解析研究了匹配追踪算法和正交匹配追踪算法,给出了正交匹配追踪算法的实现步骤,并通过计算机仿真对比了不同算法的最小均方误差和误码率性能,其中正交匹配追踪算法的综合性能比其它算法优异。