将大规模天线技术与毫米波通信相结合是第五代移动通信系统(5G)提高传输速率必不可少的手段。随着工作载频的提升,通信系统需要部署更多的天线获得波束成形增益以弥补高频段带来的高路损。在此场景下,基站与用户间用于通信的波束将变得更细,确定收、发通信波束对耗时更长,会对用户的正常通信造成不可忽视的影响。因此,毫米波频段的波束管理变得愈发重要。对毫米波信道传输特性的研究有助于更高效地进行波束管理,因此本文首先对基于TR38.901协议的毫米波信道建模进行了研究与实现,并对所实现信道的准确性进行了验证。其次分析了 5GNR协议中的波束管理机制,基于5GNR链路级仿真平台实现了用于初始接入阶段的同步信号块以及用于波束细化阶段的探测参考信号,并在单/多用户场景下验证了其接收性能。上述仿真为项目合作方的基站侧产品研发提供了重要参考,具有一定的工程意义。最后,本文针对后5G时期52.6 GHz以上频段的超大规模天线场景,将优化算法与波束管理相结合,提出了一种基于随机梯度下降的两阶段快速波束搜索算法,可用于基于部分连接架构的宽带混合波束成形系统。该算法显著降低了波束搜索次数和搜索时延,与遍历搜索相比,其在非视距和视距场景下的性能损失分别不高于0.95%和0.8%。