随着智能终端的迅速普及,用户对移动数据业务的需求达到前所未有的水平,导致频谱资源的稀缺及对大幅提升频谱效率的迫切需求。大规模MIMO具有巨型阵列尺寸和多维阵列结构,能够有效提升无线频谱效率,是未来无线通信领域重要的物理层技术之一。目前大规模MIMO技术的研究主要聚焦于高频信号传输、三维波束赋型、高效预编码以及分集技术等方面。在具有准确信道模型基础上,上述技术能够显著提升系统的频谱效率。但大规模阵列具有的近场效应、高计算复杂度等问题,对其无线信道建模带来很大的挑战。课题主要针对这些挑战,对大规模MIMO的信道建模进行了深入分析。具体完成以下内容:(1)建立了大规模MIMO信道模型框架。与传统线阵MIMO相比,大规模MIMO采用多维阵列结构,空间分辨能力由二维平面扩展到三维空间,电磁传播过程变得更加复杂。通过研究三维空间中的电磁波传播过程,包括收/发天线空间与传播空间的映射投影、电磁波在三维空间的极化旋转,在分析不同场景散射簇分布模型基础上,提出基于簇延时线(CDL,Clustered Delay Line)模型的大规模MIMO信道建模框架。(2)实现基于地图的射线跟踪算法。基于地图的射线跟踪旨在建立一个精确、更加符合实际的空间信道模型,能够支持大规模MIMO、高级波束赋形、节点移动、高频高带宽等5G应用。模型基于简化的3D地图,考虑直射、反射、散射、绕射、透射等电磁传播特性,可以通过打开/屏蔽不同的传输路径和简化的绕射系数计算方法来调节计算复杂度。(3)大规模MIMO信道模型参数分布。大规模MIMO下,不同位置阵列元素所处的散射环境将会不同,其对应的模型参数分布也有差异。课题通过利用射线跟踪算法,对信道模型框架中的路径损耗、时延扩展、天线到散射簇距离等模型参数进行计算,得到其统计分布。