增加系统容量、降低小区间干扰依然是当前移动通信系统的首要目标。在现有蜂窝系统中,基站发射端天线对于每个用户的下倾角都是固定的,波束赋形只能在水平维进行调整,因此以往各种波束赋形/预编码技术等均是基于水平维信道信息的。传统的MIMO (Multiple Input Multiple Output)波束赋形技术仅仅是二维方向上的波束赋形,即仅根据水平维的信道状态来对数据进行处理,从而在天线辐射方向图内形成一个小波束来实时对准用户。由于实际的空间信道特征是三维的,固定下倾角的方法不能使系统的性能达到最优。这便进一步引出了3D (Three-Dimension) MIMO波束赋形技术。3D MIMO波束赋形技术可有效地在水平维和竖直维方向上跟踪用户信道相位信息,充分发掘空间三维自由度,进一步降低小区间干扰、提高系统吞吐量和频率效率,提升服务用户的信干噪比,是未来MIMO技术发展的关键。本论文将在传统2D MIMO二维方向的波束赋形算法基础上,对引进第三维俯仰角之后的3D MIMO波束赋形算法进行研究。根据用户端估计3D信道信息,调整有源天线端的三维波束赋形权值,使得波束的主瓣在3维空间内“对准”目标用户,更大地提高接收信号率,提高信干噪比,进而提升整个系统的吞吐量。本论文研究内容以及创新点如下：本论文主要研究了以下两种3D MIMO波束赋形方案。在3D波束赋形系统中,由于3D码本的设计是关键的一步,其决定着天线系统对波束的控制精度以及系统反馈等机制的实现复杂度。所以这两种方案是基于两种不同的码本设计机制来进行研究的。方案一：基于独立码本的3D MIMO波束赋形方案。本方案对3DMIMO信道模型进行信道分解,分解为两个独立的水平维2D信道和竖直维2D信道；然后参考已有的水平维2D MIMO码本,设计基于DFT(Discrete Fourier Transform)矩阵的竖直维码本,并考虑垂直维的角度分布特征确定了码本大小；最后基于独立的水平维和竖直维码本进行PMI (Precoding Matrix Indicator)反馈,基站端根据这一对PMIs进行3D MIMO波束赋形。仿真结果表明与传统2D MIMO波束赋形技术相比,本方案可以进一步提升系统性能,性能增益达到了13%。方案二：基于统一3D码本的3D MIMO波束赋形方案。本方案通过联合信道的水平维和竖直维特征,利用原有的2D码本,设计了一个统一的3D码本,并基于水平维及竖直维角度分布特征确定了3D码本大小。用户UE基于设计的3D码本反馈一个3D PMI,基站端使用UE上报的3D PMI来进行3D MIMO波束赋形。仿真结果表明统一码本3D MIMO波束赋形技术方案相对于2D MIMO波束赋形及基于独立码本的3D MIMO波束赋形方案均获得了一定的性能提升。论文最后对全文进行了总结,并探讨了后续研究方向。