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大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术是第五代移动通信中的关键备选技术。通过在基站安装成百上千根天线,大规模MIMO技术可以极大地提升通信系统的频谱效率和能量效率。然而,在大规模MIMO通信系统中,上行链路的数据检测以及下行链路的预编码波束成形都需要已知良好的信道状态信息,因此,如何准确获取信道状态信息是大规模MIMO技术中的关键问题。时分双工(Time Division Duplex,TDD)模式是大规模MIMO通信系统的重点研究场景。本文分别对大规模TDD-MIMO通信系统中的上行和下行信道状态信息的获取进行了研究。在针对上行信道状态信息获取的研究中,本文提出了一种新型的序贯导频帧结构,该帧结构不同于传统的同步导频帧结构,当采用新型导频帧结构时,同一小区的用户序贯地发送上行导频。在序贯导频帧结构下,本文还提出了两种新型的信道估计算法。理论推导和仿真结果表明,当采用新型的序贯导频帧结构并使用新型的信道估计算法时,大规模TDD-MIMO通信系统的吞吐量可得到显著提升。在针对下行信道状态信息获取的研究中,本文着眼于重构TDD模式下的信道互易性,从而基站可从上行信道状态信息中直接获取得到下行信道状态信息。在大规模TDD-MIMO通信系统中,基站配置成百上千根天线,由于天线阵列所连接的接收和发送射频链路的射频增益不对称,TDD的信道互易性遭到破坏。本文提出一种基于辅助校准装置的天线校准方法来对大规模MIMO通信系统基站天线射频增益的不对称性进行校准,从而重构TDD的信道互易性。理论推导和仿真结果表明,通过辅助校准装置可有效地重构TDD的信道互易性并使得大规模TDD-MIMO通信系统基站可从上行信道状态信息中获知下行信道状态信息。理论及仿真结果对实际中辅助校准装置的安装选址具有指导意义。