单载波频域均衡技术(SC-FDE)是一种高效的抗衰落宽带无线通信技术,它结合了 OFDM和单载波传输的优点已经成为当前主流的抗多径衰落技术之一,得到了学术界的广泛关注和研究。在整个SC-FDE系统中准确而高效的信道估计技术对整个系统具有重要意义,而精确的频移估计技术有利于系统进行频移补偿和信道估计优化。本文基于低信噪比下SC-FDE系统提供了适用于不同最大多普勒频移信道环境的自适应信道估计算法,并提出了一种改进的Quinn算法以提高频移估计的稳定性。本文主要工作内容如下:(1)提出了一种改进的Quinn算法。针对Quinn算法性能表现不稳定,在FFT谱线频率附近性能曲线存在明显凸起的问题,提出了基于上下变频择优的优化算法—Quinn-FC算法。Quinn-FC算法将原始信号进行上下变频获得两路变频信号,并通过一定规则选取一路最佳变频信号进行频移估计,最后通过反变频获得原始信号精确的频移估计值。并通过相关仿真验证了改进算法克服了 Quinn算法性能不稳定的缺点,其在整个频率范围内都具有较高的精确度和稳定性。算法在3db时mse曲线基本稳定在2.1×10-4左右。(2)基于线性信道估计及格雷互补序列提供一种高效适用且实现复杂度较低的信道估计方案。并在此基础上提供一种自适应信道估计方法以跟踪信道特性变化,对于时变信道根据信道变化快慢动态调整信道插值颗粒度以适应信道变化,使系统在不同最大多普勒频移的信道环境下都可正常工作。并对改进的信道估计进行相关仿真,其非常接近理想信道估计,较改进前约有0.5db的性能增益,满足本文SC-FDE系统的需求。(3)设计并实现了基于FPGA的MIMO SC-FDE单载波频域均衡系统,并通过实验室测试验证了仿真性能与实际硬件系统性能的统一性以及本方案的可行性。