大规模MIMO技术是第5代移动通信系统(5G)的一项关键传输技术.大规模MIMO技术的一个重要优势在于能够充分挖掘空间维度资源,使得多个用户可以在同一时频资源上利用大规模MIMO提供的空间自由度与基站同时进行通信.联合空分复用(JSDM)和角分多址(ADMA)是大规模MIMO系统中两种常见的下行链路传输机制.基于角分多址的大规模MIMO系统实际上是一种多波束系统.多波束系统的概念来源于传统的多载波系统,前者基于无线通信环境的空域特征,后者则基于无线通信环境的频域特征.在多载波系统中,如典型的正交频分复用(OFDM)系统,发送信号的高峰均比特性在能量效率、硬件成本等方面对系统设计构成了挑战.多波束系统也面临同样的问题,波束域信号不同程度的叠加会造成实际发送信号的幅度呈现出较大的动态范围,如波束域信号的建设性叠加会造成部分天线上的发送信号出现极大的峰值幅度,这使得波束域峰均功率比抑制的研究成为大规模MIMO下行链路设计中一个非常值得关注的问题.本文基于角分多址大规模MIMO系统的特点,分析了实际发送信号的统计特性,提出了一种波束域峰均功率比抑制方案,即空闲波束利用(IBE).该方案充分考虑了发送数据在波束域呈现的特征,由于发送数据在波束域上仅占用部分波束方向,而非全部波束方向,可以利用未发送用户数据的波束方向,即空闲波束,来实现实际发送信号的峰均功率比抑制.具体来说,IBE方案在空闲波束上发送一些特别设计的额外发送数据,这些额外数据与用户数据在波束域互不重叠,即额外数据和用户数据不共享同一个波束方向,在波束域引入额外数据的目的是使这些附加数据和波束域的用户数据共同作用得到具有较小动态范围的实际发送信号.仿真结果表明,IBE方案能够获得显著的峰均功率比抑制性能,尽管发送额外数据会增加发送功率,但发送功率的增幅可以控制在较小的范围内.IBE方案的另一大优势在于将基站端的峰均功率比抑制与用户端设计独立开来,用户无需知晓基站在哪些波束上发送了额外数据,也无需知晓这些额外数据是什么.此外,由于额外数据与用户数据在波束域相互正交,额外数据并不会对用户数据引入额外的干扰.本文提出的峰均功率比抑制方案的最大特点在于充分利用了角分多址大规模MIMO系统的波束域特征,为大规模MIMO下行链路峰均功率比抑制的研究贡献了新思路.