在无线通信系统中，带宽效率和多径衰落一直是倍受关注的问题。新一代无线通信系统可能采用了正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)技术，OFDM技术将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响；而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，有效地提高了系统的传输速率。新一代无线通信系统采用这两种技术，在一定程度上解决了带宽效率和多径衰落问题。此外，信道的准确估计是提高MIMO-OFDM系统性能的关键，因此，对信道估计技术的研究显得尤为重要，本论文通过对信道估计技术的深入研究，提出了更好的信道估计方法，对原有信道估计算法进行了优化设计，从而进一步提高MIMO-OFDM无线通信系统的性能。本论文的研究重点为MIMO-OFDM无线通信系统中的信道估计技术，同时本论文也考虑到MIMO系统的空时特性，研究了三种空时编码(空时分组编码STBC、空时网格编码STTC和分层空时编码BLAST)与MIMO-OFDM无线通信系统的结合。论文的主要工作和贡献：1)简单阐述了OFDM、MIMO及MIMO-OFDM的原理，并对不同收发天线下的OFDM系统容量进行了理论推导，然后对此用仿真实验给与了验证；2)分析了三种空时编码技术与MIMO-OFDM系统相结合，深入研究了三种空时编码技术与MIMO-OFDM系统结合的原理和作用。通过理论分析和仿真实验，总结出各自编码技术与MIMO-OFDM系统相结合后的优缺点。3)针对传统的参数信道估计算法存在的结构复杂度高，运算量大等缺点，提出了优化参数信道估计算法。通过对训练序列的最优设计，不但降低了系统的结构复杂度，而且减少了运算量。通过仿真实验，表明优化后的信道估计算法具有更好的性能和实际应用价值。4)提出了适合MIMO-OFDM系统的一种新的信道估计方案，这种方案首先对STBC导频符号进行设计，使其更加符合传输要求，然后再结合迭代LS信道估计算法，以此提高MIMO-OFDM系统的信道估计性能。理论分析和计算机仿真表明，这种方法避免了矩阵的求逆运算，大大减少了运算复杂度，并且能很好跟踪信道的变化过程。