压缩感知能够从非常有限的采样点之中有效恢复数据，在诸多领域（如应用数学、信号处理）都引发了基于压缩感知的研究热潮。考虑到通信信号具有稀疏性，如何利用压缩感知理论提升系统性能是一个研究前沿问题，具有重要的研究意义。本文主要研究基于压缩感知的信道估计算法。首先，研究了压缩感知在单载波系统、多载波系统以及协作通信系统的信道估计中的应用，建立稀疏信道模型，仿真结果表明压缩信道估计可以充分利用信道的稀疏性，从而降低系统的导频率，提高系统的传输效率。其次，针对典型的放大转发(AF)中继通信系统，研究其高性能压缩信道估计算法。考虑到AF系统的接收等效信道为联合乘积信道，而联合信道稀疏性较差的特点，本文结合信道分离与压缩感知技术，提出了基于信道分离的压缩信道估计算法，充分利用了信道稀疏性，在降低导频率的同时提高了估计性能。仿真结果表明，基于信道分离的AF系统的压缩信道估计算法的性能优于传统信道估计算法，而且能够给导频设计以及信道估计带来更多的灵活性。