相较于传统的低频信号而言,高频段信号具有更短的波长,在利用其进行无线数据传输时,可以实现更小的天线物理尺寸,也就更有利于天线的集成。这就使得高频通信技术和大规模3D MIMO（3-Dimension Massive multiple-input multiple-output,3D Massive MIMO）技术可以实现很好地融合。特别地,在信号传播特性和天线阵列结构方面,高频段3D Massive MIMO系统是不同于传统低频多天线系统的。基于这些差异,本文研究了高频段大规模3D MIMO系统下行传输过程中的波束赋形算法设计,其中基站端采用紧凑型平面阵列结构,同时假设其发射天线数可以增大到无穷。由大数定律可知,在渐近域内,不相关的噪声和多用户间的干扰趋于消失,同时,信道的传输特性趋于稳定,这些渐近特质有利于降低实际通信系统设计的复杂度。因此,本文分析了高频稀疏信道的渐近稳态特性,并在此基础上,利用矩阵论的相关知识,提出了一种适用于高频段大规模3D MIMO系统的最优波束赋形算法,同时给出了最优权重矢量的闭式表达式。本文的主要贡献在于:（1）本文通过对紧凑型平面天线阵列在垂直和水平两个维度上的导向矢量分别进行渐近处理的方式,推导出了高频信道相关矩阵的渐近等价式,进而揭示了大规模3D MIMO系统的渐近稳态特性。本文通过相关数学推导,证明了:单径视距（Line-ofSight,LOS）传输信道相关矩阵的特征向量可以用离散傅里叶变换矢量来近似表征;在高频通信场景下,俯仰角不同的用户具有相互正交的垂直LOS信道分量,同时,方位角不同的用户则具有相互正交的水平LOS信道分量。通过MATLAB仿真,验证了所推导的渐近等价式在有限域场景下也是同样精确且有效的。值得注意的是,在推导过程中,为方便分析,本文采用了仅考虑LOS传输的单径信道模型,但在实际应用中,本文所提的渐近等价式同样适用于莱斯衰落信道。（2）基于高频稀疏信道的渐近稳态特性,本文提出了一种适用于高频段大规模3D MIMO系统的最优波束赋形传输方案,并给出了最优解的闭式表达式。通过相关数学推导,证明了:在高频通信场景下,当不同用户的垂直或水平LOS信道分量相互正交时,多用户间的干扰被消除,此时,用户可以实现最大的接收信干噪比,达到最大的信息传输速率。通过MATLAB仿真,验证了所提波束赋形算法的有效性。结果显示:一方面,尽管本文所提的算法是基于渐近分析而得到的,但是其同样适用于阵元数目较大的实际有限域通信场景;另一方面,所提算法的性能优于传统的MMSE算法和MRT算法,并且对于天线密集排布带来的互耦损伤更具鲁棒性。