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毫米波大规模MIMO系统通过配备大型天线阵列,能够克服较强的路径损耗,提升了系统的能量效率与频谱利用率。然而,车联网系统中车辆用户的高度移动性以及毫米波大规模天线阵列的短距离传输,使得毫米波大规模MIMO车联网通信的信道估计和波束成形更具挑战性。而雷达系统由于其易处理性和实时性,已被证明在毫米波大规模MIMO通信系统中具有积极作用。本文针对毫米波大规模MIMO车联网信道估计和波束成形设计问题,进行以下研究。首先,为了解决毫米波大规模MIMO车联网通信系统信道的快速频繁切换、多普勒频移以及高维信道的计算复杂性问题,给出了一种基于张量的雷达辅助毫米波大规模MIMO车联网信道估计方案,利用雷达准确、高效地辅助信道到达角和离开角的估计,同时,将大规模MIMO多维接收信号表示为低秩张量,从而准确地估计出快衰落信道增益。仿真结果表明,所提信道估计方案与其他算法相比较,在高移动环境下估计准确性依然较高。其次,为了解决毫米波大规模MIMO车联网通信系统信道的频繁切换以及高维接收信号处理的计算复杂性问题,给出了一种基于张量的雷达辅助毫米波大规模MIMO车联网混合波束成形设计方案,将大规模MIMO多维接收信号表示为低秩张量,利用张量分解得到的因子矩阵,结合雷达实时估计的空间角信息,获得了混合波束成形矩阵,以减少用户间干扰。仿真结果表明,相比较其他算法,所提混合波束成形方案在系统频谱效率和误码率方面性能较优。最后,根据前两章对毫米波大规模MIMO车联网信道估计和混合波束成形设计的相关讨论以及所提出的相应算法,构建真实的测试场景以对这些算法在各种道路交通状况、气象环境和使用场景下进行更加准确的性能分析。测试结果与理论分析证明了所提信道估计和波束成形方法可以有效地提高整个毫米波大规模MIMO车联网通信系统性能。