任何一个通信系统都可以分解为发射机、信道和接收机三个主要的部分，移动通信系统为了实现高效、可靠的传输，在每一个部分都需要面对许多挑战。其中，最大的挑战来自于非理想的时变多径衰落信道对信号造成的干扰和衰减。正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)和单载波频域均衡(SC-FDE，Single Carrier-Frequency Domain Equalization)是两种低复杂度的对抗多径衰落的手段，已经成为新一代移动通信系统的基本组成部分。然而二者在快速时变环境中都会发生性能恶化，因此它们在非理想信道中的改进技术是研究中的热点。另一个重要的挑战来自于发射和接收设备本身的非理想特性。随着高级数字信号处理技术的发展和成熟，通过超大规模集成电路实现的数字信号处理芯片开始普及。这使得通过单个芯片实现通信系统全部功能，进而大幅降低系统成本和功耗的片上系统(SoC，System on a Chip)成为可能。在SoC中最容易实现的零中频(ZIF，Zero Intermediate Frequency)射频前端已经被新一代通信息系统选择为指定的射频前端结构。但是ZIF前端也存在很多已知的非理想问题，这使其不但是SoC射频集成电路设计中的研究热点，同时也是数字通信系统设计中的研究热点。上述非理想因素造成的影响都随着移动通信系统传输速率的增加而更加严重，本论文研究非理想条件下的宽带移动通信接收理论方法及应用。　　 研究了快衰落环境下改进的单载波频域均衡(SC-FDE，Single Carrier Frequency Domain Equalization)技术。通过分析单载波分块传输(SCBT，Single Carrier Block Transmission)系统在时变多径衰落信道下频域线性均衡器的最小均方误差(MMSE，Minimum Mean Square Error)，提出块内分段静态的信道近似模型，并通过此模型推导出SCBT系统分段频域线性均衡器。通过回代系数进行均方误差分析，给出了算法的适用条件。仿真结果显示在满足条件的情况下，算法可以在保持频谱利用率的同时，用少量的复杂度的增加提高SC-FDE技术对抗信道快衰落的能力。　　 研究了SCBT系统与离散傅里叶变换扩展正交频分复用(DFTS-OFDM，Discrete Fourier Transform Spread OFDM)系统对抗快衰落的Turbo接收技术，其中包括在频域对抗信道多普勒扩展以及在时域对抗信道时变两类。对第一类技术，提出在有限多普勒扩展条件下，频域信道矩阵的快速计算方法，提高了这一类技术的应用价值。对第二类技术，提出了信道分段静态近似下的频域Turbo接收技术。仿真结果表明在信道快衰落的SCBT和DFTS-OFDM系统中所提出的信道分段静态近似的频域Turbo接收技术具有性能优势。　　 研究了SCBT与DFTS-OFDM系统发射端的零中频射频前端非理想特性导致同相-正交失衡干扰(IQI，In-phase Quadrature Imbalance Interference)时改进的频域Turbo接收技术。利用广义正交原理推导了SCBT系统与DFTS-OFDM系统的频域广义线性MMSE Turbo均衡器，随后通过矩阵变换进一步降低二者的复杂度。仿真结果表明在SCBT和DFTS-OFDM系统存在发射端IQI的情况下，所提出的Turbo接收技术的性能显著优于常规Turbo接收技术。　　 研究了多用户多输入多输出(MU-MIMO，Multi User-Multiple Input Multiple Output)单载波频分多址(SC-FDMA，SC-Frequency Domain Multiple Access)系统存在发射端IQI的频域Turbo多用户检测技术。推导了簇镜像对称时矩阵形式的联合线性系统模型。在此基础上推导了联合Turbo多用户检测算法，并给出了所需参数的快速算法。仿真结果表明，当系统发射端IQ失衡时所提出的联合Turbo多用户检测技术的性能显著优于常规Turbo多用户检测技术。随后通过外信息交换(EXIT，EXtrinsic Information Transfer)图分析了所提算法与常规算法的性能。