Massive MIMO系统相对于现有通信系统采用更多的辐射单元,在高频段实现更有优势,可以大大提高系统容量和提供灵活组网,是TD-LTE Advanced和5G通信的关键技术。为了获得更高的空间增益和更好的系统性能,就要求增加射频通道数、载波带宽和馈线网络规模,这对Massive MIMO的系统架构、算法设计、系统实现都提出了更高的要求。针对上述问题,本文提出了一种针对大规模天线阵列模块化的互易性、相干性校正技术,在此基础上设计了应用于Massive MIMO系统的宽带信号处理模型,并给出数字波束形成降低复杂度的关键方法,最终在基于FPGA的硬件系统中设计和实现。本文研究的主要内容有:（1）针对宽带Massive MIMO阵列的校正问题,提出一种低成本、高灵活性的大规模天线模块化校正方案。在模块内、模块间校正时,各个校正模块可同时完成校正步骤,测量时间开销小,所需的时间开销不随阵列规模扩大而增长。校正模块间的连接只与相邻校正模块有关,在对天线阵列规模扩展时,只需在相邻模块间串联接入扩展模块,对整体结构变动较小,易于阵列的扩展。该校正方案以一个校正模块为一个基本单元,各个校正模块间工作模式、校正机制均相同,适用于标准化、模块化的生产制造,降低了生产成本开销。（2）针对Massive MIMO系统海量数据处理需求,从宽带信号处理的角度研究数字波束形成（DBF）,提出应用于Massive MIMO系统的宽带信号处理模型,并给出宽带DBF降低复杂度的优化算法。该算法通过有限冲激响应数字滤波器实现宽带多通道DBF算法,在复频域采用半定规划方法求取滤波器系数,大大降低了宽带DBF算法复杂度。通过仿真验证,相较于窄带DBF算法,本文提出的宽带DBF算法能够将6d B主瓣带内波动限制在1d B以下,波束合成性能显著提高。（3）设计并实现了适合于Massive MIMO阵列的宽带多波束DBF处理系统。在Matlab平台下开发应用程序,通过配置不同载波、带宽、通道数参数,自动获取各个应用场景下宽带DBF算法实现所需的滤波器系数。在Xilinx公司Virtex-5系列现场可编程门阵列（FPGA）开发平台上,实现多波束DBF处理系统,具有高并行性、波束可在线配置的特点。在FPGA上实现波束处理核心模块时,采用快速傅立叶变换替代时域滤波,将FPGA资源开销与滤波器阶数解耦,很好的满足了Massive MIMO阵列的高带宽、多通道、多波束、实时处理的需求。