为满足下一代通信系统对带宽的需求,5G引入毫米波频段作为通信频段之一。毫米波通信频段的引入使得大规模天线阵列可以应用,有助于满足快速增长的数据量的需求。但由于毫米波传播损耗严重、受自然环境影响较大等特点,需要通过大规模MIMO及对应的波束赋形等技术来补偿路径中的损耗。这些技术的引入可以提供增益,但同时也需要大量的计算和时间开销来完成整个过程,现有对波束赋形和信道估计算法的研究的目标就是解决通信性能和开销之间的矛盾,因此我们考虑带外信息在毫米波通信中降低开销或者提升性能的作用。现有的带外信息辅助通信的研究大多是对信息直接利用,没有考虑信道本身的特点。本文针对信道的空间一致性和频域相关性,分别研究位置信息和sub-6G信息辅助毫米波通信算法,本文主要研究工作如下:1.研究了毫米波信道的空间一致性,将位置信息作为辅助信息应用到波束赋形算法中从而降低算法的开销。本文首先研究毫米波信道的空间一致性,得到毫米波信道参数在在空间上的变化规律。然后依据信道参数在空间上的变化规律,分析了波束赋形码字的对应分布;根据该分布,将波束赋形的码字选取问题转换为空间划分问题。我们使用支持向量机解决该分类问题,并根据高维空间线性可分原理,对波束扫描优化问题进行近似推导计算,设计出对应的自定义核函数,将其应用于支持向量机中,得到最终的波束赋形算法。仿真结果显示该算法在保证性能基本没有降低的前提下相对传统算法开销大大降低。2.利用通信信道在频域上参数的相关性,研究了 sub-6G辅助毫米波信道估计技术。考虑5G部署中多频率通信系统共同布置的特点,sub-6G用于辅助毫米波通信是有实际意义的。研究通信信道在频率域上参数的变化规律,称为频率独立性或频域相关性,这些规律表明不同频点下信道的部分参数变化量很小,可以加以利用。在毫米波的信道估计算法中,我们主要研究利用毫米波信道稀疏性的压缩感知信道估计,以及对应的正交匹配追踪的压缩恢复算法。为了将sub-6G信息作为辅助信息应用,研究基于先验信息的压缩恢复算法及对应的OMP算法上的应用LW-OMP算法。然后根据频域相关性提取sub-6G信息作为毫米波信道先验信息,应用入LW-OMP算法得到最终的信道估计算法。仿真结果表明相同测量次数下,提出的算法在低信噪比情况下能够提供显著的性能增益。