由于无线信道的衰落特性，导致单载波频域均衡系统性能下降，因此需要对信道的参数进行估计，以保证接收端可以正确的恢复出发送信号。针对单载波频域均衡系统导频利用率不高、信道估计不够精确的问题，论文主要完成了如下工作：论文首先分析了无线信道的衰落特性和无线信道模型，并对SUI-3信道进行了仿真。由于无线信道的衰落特性，引出了应用单载波频域均衡的必要性。然后对单载波频域均衡的原理和性能进行了分析，并与正交频分复用技术进行了比较。在单载波频域均衡系统中，多径效应成为制约系统传输带宽提高的一个难点，而分块传输可以有效地对抗多径干扰。针对数据分块方法，导频利用率不高，而导频分块方法，信道估计不够精确的问题，论文提出了一种改进的数据帧结构，即对数据块和导频块同时进行分块，并将位置相近的子导频重复利用，在不增加系统开销的前提下，通过导频分块，进行多次信道估计。该方法可以提高系统频带利用率和信道估计精确度，有效地降低系统的误比特率。针对在多普勒频移严重的快衰落无线信道下，采用快速傅里叶变换的单载波频域均衡系统性能下降的问题，提出了一种采用分数阶傅里叶变换的单载波频域均衡信道估计改进算法。利用导频信号，采用最小均方误差准则，得到初始的信道估计值。再通过分数阶傅里叶变换，将噪声和导频信号分离。经分数阶傅里叶变换后，噪声的频谱平稳分布于整个频段，而导频信号的频谱集中分布于低频段和高频段，因此通过带阻滤波器将噪声滤除，而保留信号分量。最后进行插值，得到整个信道的冲击响应函数。通过滤波处理，减小了噪声对信道估计的影响，因此该算法提高了信道估计的精确度，改善了系统的性能。