正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统在对抗多径效应时具有较高的可靠性,这使得OFDM在现代无线通信系统中得到了广泛的应用,例如基于长期演进(Long Term Evolution, LTE)的第四代移动通信中正是采用了OFDM作为物理层的关键技术。在OFDM系统中,频率选择性信道被转换为一组并行的频率平坦信道,这组频率平坦信道的信道响可以用一组具有单抽头系数的均衡器来补偿。这使得OFDM系统可以极大的简化均衡器设计同时维持较高的数据速率。正因如此,OFDM已经在许多商业无线系统中被看作是一种标准的物理层技术。为了进行相干解调,信道估计是OFDM接收机中必不可少的一个环节。传统的信道估计技术采用基于导频符号(Pilot)的方式进行。为了改进信道估计质量,可以采用面向判决(Decision-Directed, DD)技术,将判决后的数据符号反馈给信道估计器。假设判决结果是正确无误的,这相当于提高了导频符号的密度,从而改善信道估计的性能。传统的面向判决信道估计只能得到数据符号的硬判决结果,这种情况下的反馈方式也是唯一的,即将硬判决结果直接反馈给信道估计器。随着Turbo接收机技术的采用,软判决方式得到了广泛应用并显著改善了接收机的性能。软判决方式并不给出单一的判决结果,而是在获得接收信号的条件下,给出星座图中每个星座点的后验概率(A-posteriori Probability, AP)。相应地,在进行面向判决的信道估计时,信道估计器从判决器获得的也不再是硬判决结果,而是每个星座点的后验概率。与基于硬判决的面向判决不同,由于同时拥有每个星座点的出现概率,信道估计器可以有多种方法来利用这些后验概率进行面向判决的信道估计。因此,反馈的方式不再唯一,而是有多种可能性。所以,需要研究最优的反馈方式以达到最佳的信道估计性能,也就是说,需要解决软判决方式下信道估计的最优面向判决问题。在一般的中低速移动场景下,信道在一个OFDM符号内产生的变化通常可以忽略,因此,传统的OFDM系统中通常假设信道在一个OFDM符号持续时间内不会发生改变。然而,随着终端移动性提高,多普勒频移也相应增加。在这种情况下,信道变化十分快速,在一个OFDM符号内随时间的变化已经较为明显。若仍然假设信道在一个OFDM符号内不变,会带来较大的估计误差。因此,为了改进快变信道条件下信道参数的估计性能,需要将信道在一个OFDM符号内的变化考虑进去。传统的信道估计技术并不适用于这种情况,所以,需要研究快速时变信道条件下的信道估计问题。提出了一种基于最大后验概率准则(Maximum A-posteriori Probability, MAP)的迭代信道估计技术,用以解决单发送天线、单个OFDM符号系统中的最优面向判决问题。所得到的结果表明,应该采用调和平均的方法来构造信道估计时所用到的软数据符号。虽然基于MAP准则得到的方程没有解析解,但可以通过不动点迭代(Fixed Point Iteration, FPI)的方法迭代求解。进一步发现所提出的基于不动点迭代的MAP估计与期望-最大(Expection-Maximization, EM)算法具有紧密的联系。这种联系可以用来证明所提出的迭代信道估计算法的单调收敛特性。同时,还证明了所提出的方法在大信噪比(Signal-to-noise ratio, SNR)条件下具有单步收敛特性。仿真结果表明,所提出的算法在大信噪比条件下可以达到Bayesian Cramer-Rao界(CRB)。将基于MAP准则的迭代信道估计技术一般化,解决了多发送天线、多OFDM符号系统中的最优面向判决信道估计问题。有多根发送天线时,期望发送天线上应该采用调和平均的方式来构造软数据符号,而干扰发送天线上则应该采用算术平均的方式来构造软数据符号。同时,当考虑到时域上连续的多个OFDM符号后,信道参数在多个OFDM符号间的时变特性以及相关性也可以用来改进信道估计的性能。与单发送天线、单OFDM符号的情况类似,所提出的迭代信道估计算法是基于MAP准则推导得到的,并应用不动点迭代的方法来迭代求解。所提出的方法同样可以保证收敛特性,同时,当信噪比足够大时,该算法仍然具有一步收敛特性。研究了快速时变信道条件下OFDM系统中的信道估计技术。时变信道可以采用基展开模型(Basis Expansion Model, BEM)的方法来表示。对于BEM模型,基函数是已知的,只需要估计BEM模型的展开系数。本文中,考虑了连续的OFDM符号间的BEM模型系数的相关性,并基于最小均方误差准则(Minimum Means-Square-Error, MMSE)推导出了最优的BEM系数估计器。采用本文所提出的方法,当前OFDM符号的BEM系数可以通过对相邻OFDM符号的BEM系数作线性组合的方式得到,因此不再需要为每个OFDM符号都插入导频。本文中还考虑了实际的接收机,包括基于限脉冲响应滤波器的实现方案以及一种面向判决的迭代接收机结构。