随着航空平台的高速发展,人们对于信息传输的实时性和通信质量的要求越来越高。在无线地空通信系统中,由于存在多径效应,信道会呈现频率选择性,这将会严重影响通信的质量。单载波频域均衡(SC-FDE)系统是一种很好的解决方案,它综合了OFDM和单载波技术的优点,能有效地克服码间干扰,并能很好的解决OFDM系统中峰均比过高和单载波时域均衡(SC-TDE)复杂度过高的缺点,同时能够保持与OFDM相似的复杂度,成为众多学者的关注对象。本文主要研究了基于UW序列的SC-FDE系统,同时为了解决传统均衡算法在多径强干扰下的不足,引入分数阶傅里叶变换,通过最优阶次的选择来匹配最佳信道,以达到提升系统性能的目的。首先,介绍了无线信道的基本特性,并对影响信道的参数做了详细分析。同时研究了在不同场景下地空信道的参数特性,给出了不同环境下的时延功率谱和多普勒功率谱模型。在此基础上,引出地空信道的建模方法,并使用抽头延时模型对地空信道进行建模。接着,深入地研究了基于UW序列的单载波频域均衡系统。推导分析了基于迫零(ZF)准则和最小均方误差(MMSE)准则的均衡算法,并对基于UW序列的信道估计进行仿真分析,实验结果表明UW块数越多,信道估计的精度越高,但是会严重影响频带利用率。为此,本文提出了一种改进的UW序列,使用循环帧的结构,并对此进行了仿真分析,结果表明改进的循环帧结构,能够在不浪费频带资源的同时,提高信道估计精度,提升系统的误码性能。最后,引入分数阶傅里叶变换的概念,并对基于FRFT的单载波均衡系统进行了理论分析。利用FRFT的可变性,通过最优阶次的选取,来匹配最佳信道,提升系统在多径干扰下的性能。通过对均衡算法的仿真分析,验证了基于FRFT的均衡算法在单载波均衡系统中具有一定的优势。传统判决反馈的系统性能主要依赖反馈抽头个头,且系统复杂度比较高,为此本文将复杂度较低的MMSE-RISIC与FRFT相结合,提出了基于FRFT的MMSE-RISIC均衡算法,并给出了推导,仿真结果表明,相比于基于FFT的MMSE-RISIC和基于FRFT的MMSE两种算法,算法性能具有一定的优势。