为了应对无线数据业务爆炸性的增长,第五代移动通信系统(The Fifth Generation,5G)应运而生。在未来5G的关键技术中,三维(Three Dimensional,3D)多输入多输出天线技术(Multiple Input Multiple Output,MIMO)和大规模天线技术(Massive MIMO)成为了人们关注的热点。同时,室外到室内(Outdoor to Indoor,O2I)是一种当部分室内无法建立室内接入点,需要从室外覆盖室内的场景。另外O2I这种场景,可以利用三维空间的垂直维度,大大提高了信道的传输速率,所以O2I信道在现实生活中呈现出越来越重要的趋势。本文基于实测O2I场景信道数据,对3D MIMO信道传播特性进行了研究,并且以3D MIMO信道为基础,通过平移天线阵列的方式模拟大规模天线进行信道测量,对其系统性能的影响因素进行了研究。具体的研究点包括:(1) O2I场景下3D MIMO信道测量和传播特性分析。O2I场景中接收端用户所处的楼层高度不同会对3D MIMO信道的传播特性造成影响。O2I场景下的用户垂直分布,垂直角度区分度很大,3D MIMO深度利用了三维空间垂直方向上的自由度,对进一步充分利用有限的频谱资源,消除用户之间的干扰,提升系统业务的承载量和频谱效率具有重要的意义。本文首先对O2I场景下3D MIMO信道的时延特性进行了分析,可以看到视距(Line of Sight, LOS)情况下,接收端天线在垂直维度上越靠近发射端天线,时延扩展越大;然而在非视距(None-line of Sight, NLOS)下,接收端天线越靠近发射端天线,时延扩展越小。在角度扩展的结果中可以发现在各个测量楼层水平维度的角度扩展均值均大于垂直维度的角度扩展均值,而且越靠近发射端天线,测量所得的角度扩展越小。最后结合空间相关性,对处于不同楼层高度的接收天线的信道容量进行分析,分析天线高度与信道容量的相关性。(2) O2I场景下构造虚拟大规模天线信道测量及系统性能的影响因素研究。作为未来5G关键技术,Massive MIMO是最近业界的研究热点。由于大规模天线的成本昂贵,现有的研究通常通过单天线平移形成虚拟大规模天线。本文通过对均匀平面天线阵列(32阵元)进行平移,构造虚拟256阵元的大规模天线来研究系统性能的影响因素。本文首先结合时延参数分析了测量带宽对系统信道容量的影响,发现测量带宽为100 MHz的系统信道容量相对于200MHz带宽来说差别不是很大。当测量带宽由100MHz变成200 MHz时,信道的时延扩展基本变化不大;接着,分析验证基站天线数对信道容量的影响时,发现随着基站天线数的不断增长,系统的信道容量也会随之增长,但是增长的幅度逐渐下降了,最终会趋于容量的极限值。最后,在天线间隔的分析中,通过不同天线间隔的比较,可以发现增加天线间隔的确可以带来更大的容量增益,同时发现水平维度天线间隔的改变对系统的性能影响更大。综上所述,本论文是面向5G系统,基于021场景下信道测量数据对5G关键技术:3D MIMO以及Massive MIMO进行了信道传播特性和系统性能影响因素的研究。这些研究结果对特定场景的信道的标准化工作和新技术的研究提供一定的借鉴意义。