随着无线通信技术的发展,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,有效地提高了频谱利用率,实现了高速数据传输。然而要达到更高的数据传输速率,仅采用OFDM技术仍不能满足人们的需求。为了进一步提高通信系统容量,多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术得以迅猛发展。而MIMO-OFDM系统结合了两者的优势,具有更高的数据传输速率、更大的覆盖范围及更高的频谱利用率。然而,根据目前的趋势而言,即便采用MIMO-OFDM系统,传统的点-点通信已不能满足人们对通信网络及带宽的需求。目前,无线中继网络技术能够在不用增加基站数目的前提下,根据用户的实际需求,灵活地加以部署和使用,扩大了基站覆盖面积,提高了系统容量,降低了经济成本,成为一个非常有意义的研究课题。而所有这些通信技术的发展都需考虑无线信道的选择性衰落。特别是,由于系统带宽的不断增加,造成信道的多径相对时延及频率选择性衰落,导致信号发生严重畸变。只有对无线信道的状态信息有很好的了解,才能有效的克服干扰所造成的信号失真,降低信道的影响,准确解调信号。此外,通信系统中的功率分配及自适应传输等技术同样需要信道的状态信息。针对上述问题,本文对无线通信及中继网络中的信道估计进行了深入研究,论文的主要研究工作概括如下:1、介绍了协作中继网络的基本理论。分析了放大转发和解码转发两种基本的网络协议,并对其在不同合并方式下的系统性能做了对比。最后,分析了中继位置对网络通信系统性能的影响,为中继网络系统的实际应用提供理论指导。2、对现有的信道估计算法做了总结,并重点分析了基于自适应算法的信道估计,通过理论分析和计算机仿真验证其有效性和可行性。3、针对单载波点-点通信系统模型,提出一种基于CS-Gibbs采样的载波频率偏移与多径稀疏信道联合估计算法;而对多载波点-点通信系统模型,提出的马尔科夫链蒙特卡洛信道估计算法能解决传统最大似然信道估计算法计算复杂度高的缺点。仿真结果表明,所提算法均能有效地实现载波频率偏移与无线信道的联合估计,提高系统性能。4、针对双向数据传输的中继网络系统中的信道估计进行了研究,在基于ML信道估计算法的基础上进行了改进,简化了算法搜索过程中的运算量,减少了需要搜索的未知变量个数,实现了对载波频率偏移和中继级联信道的联合估计。