单载波频域均衡是一种有效的对抗多径衰落技术，它与正交频分复用具有相似的信号处理方式、相似的性能、相似的系统复杂度，同时具有低峰值平均功率比，对载波同步和相位噪声不敏感的特点。因此单载波频域均衡日渐受到人们的重视，并且已经被IEEE802.16a标准采纳为物理层传输技术。本文围绕单载波频域均衡技术展开研究，重点研究单载波频域均衡的信道估计和均衡算法，主要完成了以下研究工作：(1)针对单载波频域均衡系统通过增加系统开销提高系统性能的问题，通过研究单载波频域均衡的数据帧结构和基于时域导频的信道估计算法，提出一种改进帧结构的单载波频域均衡系统。该方案通过将原有数据帧结构中的独特字划分几块子独特字，而数据长度保持不变，利用几块子块独特字对信道进行多次估计，通过取信道频率响应的平均值，提高信道估计的精度，从而提高系统的性能。与传统数据帧结构的单载波频域均衡系统相比，在不增加系统开销的情况下，该方案具有更好的误码性能。(2)针对传统最小二乘算法容易受到噪声干扰的缺陷，提出一种适合单载波频域均衡系统的基于离散余弦变换抑制噪声的最小二乘信道估计算法，该算法利用离散余弦变换的能量聚集特性，将经过离散余弦变换之后的信道频率响应能量聚集在低频区，通过把高频区的能量看作噪声，将高频区的能量置零，减少噪声对最小二乘信道估计算法的影响，从而提高信道估计的精度，提高系统的性能。与传统最小二乘信道估计算法相比，该算法能够获得更好的误码性能，而且复杂度也较低。(3)针对低复杂度的块迭代频域判决反馈均衡算法在迭代过程中对判决误差概率设置不够合理的缺陷，提出一种改进的块迭代频域判决反馈均衡算法，该算法通过在迭代过程中合理的设置判决误差概率，从而提高系统的性能。与低复杂度的块迭代频域判决反馈均衡算法相比，该算法能够获得更好的性能，并且具有较低的复杂度。