达成对更高数据传输速率的支持是新一代移动通信系统(Beyond 3G/4G)的首要目的。正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术具备频谱利用率高、抗频率选择性衰落等诸多优势；而多天线技术(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)更可以显著增加无线通信系统的容量，改善无线通信系统的性能，极其适合高速率无线业务。因此，将MIMO技术和OFDM技术合二为一即成为新一代移动通信技术空中接口的首选方案。 信道估计是移动通信领域的研究热点，是相关检测、解调、均衡的基础。MIMO-OFDM技术的出现为信道估计提出了新的挑战，同时也提供了新的研究与应用空间。 本文首先给出MIMO-OFDM系统的基本原理介绍，并概述了信道估计算法的一般过程；之后介绍了移动传播环境下无线信号的衰落特性并着重探讨了一种最具实用意义的瑞利衰落信道建模方案。 本文的主体部分重点讨论的是基于最小均方误差（MMSE，Minimum Mean Square Error）和基于期望最大化（EM，Expectation Maximization）两类信道估计算法。基础的最小均方误差算法存在一个维数很高的矩阵求逆，其算法复杂度之高超出了目前的硬件设计能力，从而无法直接投入实用。为此产生了多种简化算法，本文给出了其中两种，并对其中的一种的实现过程做出进一步的改进，以期进一步减少计算量并可用硬件实现，并在随后给出了一个基于FPGA的硬件实现。作为通过迭代完成最大似然估计的方法——EM算法，成为近年来信道估计领域的研究热点，本算法具有算法设计灵活，自适应能力强等特点。本文提出了一种频谱利用率较高的基于EM算法信道估计实现方案。 最后，本文结合改进MMSE算法计算量小而EM算法灵活的特点提出一种结合了二者优点的信道估计器设计方案，使之可以用于更为广泛的移动传播环境之中。 最后本文展望了多小区环境下信道估计算法的研究。