由于多天线在提升频带利用率、系统容量等方面的巨大优势，MIMO维度的扩展，即大规模MIMO技术将是未来移动通信技术发展的一个重要方向，然而大规模MIMO系统的导频开销巨大将是一个严重的问题，特别是考虑多小区蜂窝系统，采用多小区多用户正交导频的开销将进一步大大增加，此外对于大规模MIMO系统而言，其理论性能受限于相邻小区的参考信号资源复用，面临更为严重的导频污染问题，如何减少导频开销以及设计符合大规模MIMO系统的信道估计方案成为大规模MIMO理论走向实际应用过程中的一个关键问题。本文基于大规模MIMO信道的角度域稀疏理论，给出了一种角度域导频设计方案以及时域角度域双稀疏信道模型，并且基于压缩感知进行信道估计。具体内容如下：
　　首先在BS中获得信道状态信息的巨大训练开销已被认为是FDD大规模MIMO蜂窝网络中的主要挑战。为了解决这个问题，本文提出了角度域导频设计和信道估计方案，以通过利用角度域信道稀疏度来减少所需的开销。具体而言，本文首先利用FDD信道的方向互易性来提出下行链路主导角度集估计，其中引入了一种索引校准算法来处理FDD系统中不同波长的影响。然后，给出了正交导频设计方案连同其相应的反馈算法用于信道估计。仿真结果表明，本文提出的角度域导频设计和信道估计方案可以提供良好的均方误差（MSE）性能，并且导频开销大大降低，实现了更大的下行链路吞吐量。
　　其次基于大规模MIMO时域角度域均稀疏的特性，给出了时域角度域稀疏双信道模型，与仅考虑时域或角度域稀疏信道模型相比，可以更好地抑制噪声，同时为下一代移动通信提供了可行的信道估计模型。
　　最后基于压缩感知提出了适用于时域角度域双稀疏信道模型下大规模MIMO-OFDM系统的信道估计以及计算机仿真的实现方法。多天线下对角度域进行统计建模并加入时间波动，产生时域角度域双稀疏的信道模型，利用OFDM技术进行信道估计。所设计的时域角度域双稀疏模型与传统的时域稀疏和角度域稀疏的平坦衰落信道模型相比，可降低大规模MIMO信道估计的复杂度。