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大规模多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)系统能够大幅度提升无线通信的频谱效率和传输速率,因而被认为是第五代移动通信(5G)系统中的关键技术,同时也是当前无线通信领域中的研究热点。不同于传统MIMO系统,大规模MIMO系统的基本特征是在基站侧配备数十根甚至数百根的天线,在相同的时频资源里同时服务多个用户。目前的大规模MIMO系统基于时分双工和频分双工两种模式,在本文中重点关注前者。当大规模MIMO系统工作在时分双工模式下时,由于相干时间长度和不断増加的用户数的限制,同一组正交导频需要在不同小区复用,就会导致导频污染现象的产生。随着基站天线数目的增长,大规模MIMO系统能缓解信道噪声带来的影响,此时导频污染成为限制系统性能的主要因素。本文针对大规模MIMO系统中导频分配,导频设计以及信道估计开展研究工作,主要内容及工作如下:1、介绍了大规模MIMO系统的基本原理和存在的主要问题。主要包括:大规模MIMO系统中常用的信道估计方法以及预编码方法;重点分析了导频污染问题产生的原因以及其对大规模MIMO系统的影响;介绍了一种根据用户大尺度衰落因子进行用户分组的导频分配方法。2、针对上述导频分配方法中小区中心用户导频污染严重的问题,提出了一种结合时间错位导频的软导频复用策略。在该方法中,通过时间错位的导频发送方法来降低中心用户实际受到的导频污染,然后又提出一种基于离散傅里叶变换的信道估计方法,利用各个边缘用户的到达角信息来区别期望信号和干扰信号,从而提高边缘用户信道估计的准确程度。仿真结果表明该方法可以有效的抑制系统中的导频污染,提高数据传输速率。3、针对上述导频污染抑制方法实现难度较大的问题,提出了一种非复用的导频设计方法。从导频序列本身出发,设计了具有良好相关特性的导频序列,然后分配给用户使用。仿真结果表明,所提出的非复用导频设计方法能有效地抑制了中心用户和边缘用户的导频污染,提高大规模MIMO系统的传输性能。