为了适应未来移动数据需求量的不断增长,下一代移动通信系统必须具备有更高的频谱效率、更宽的传输带宽以及更密集的小区。第五代无线通信系统将应用大规模MIMO技术,通过在BS端配置更多的天线来获得更高的频谱利用率和能源效率;使用更高的频率避开拥挤的低频段获得更宽的带宽;采取超密集组网以达到更高的流量密度。TDD的系统可以利用信道互易性,在物理信道的相干时间内,利用上行的导频估计出下行的CSI,从而减少反馈信令的开销,提高系统的吞吐量,进而会在下一代移动通信系统中继续发挥作用。然而实际上,系统自身的硬件损伤、射频前端不匹配、天线间的互耦和信道估计误差等因素,以及大气波导等自然因素使得TDD系统无法有效利用信道互易性。针对系统自身的问题,通过对收发双方的硬件损伤、射频前端的不匹配、多天线间互耦的建模,建立了相应的广义信道模型,分析了信道估计对系统性能的影响,推导出信道估计的均方误差,并得出了上下行信道容量的闭合表达式。针对互易性校准的问题,为了克服传统校准方案的缺点,结合建立的互耦模型以及基站具备的功率控制功能,设计出一种可以在线校准、对系统性能影响小、精度较高的校准方案。自然因素中,大气波导环境下远距离基站间的交叉链路干扰会造成TDD系统无法准确地对上行信道进行估计,进而使系统无法利用信道互易性。为了分析大气波导对通信系统造成的影响,解决了地形、后向反射和大气吸收等建模问题,搭建了电磁波传播的仿真平台。平台的仿真结果表明,系统能否有效利用信道互易性还与气象参数、大气下垫面以及天线配置有关。