随着5G蜂窝网络的快速发展,大规模MIMO系统因其大容量和高能效特性被广泛研究。基站处的大规模天线阵列使得系统容量成倍增长,但由于不同小区对同一导频序列的复用而引起的小区间干扰(导频污染)却愈加严重,成为系统的性能瓶颈。解决这一问题的方法之一是运用有效的导频调度方案。而能效(EE)作为5G网络建设中的关键衡量指标,也是大规模MIMO系统不得不考虑的因素,其性能的优劣影响着实际系统的综合表现。本文的选题来源于导师承担的国家自然科学基金项目。本文以多用户大规模MIMO多小区时分双工(TDD)系统为模型,首先研究了系统的通信策略,分析了在上行导频训练时由于采用了非正交导频序列而产生的导频污染问题,并针对此问题阐述了一种基于最大化下行可达和速率的导频调度方法。仿真验证了导频污染对系统性能的危害以及导频调度对和速率性能的提升。本文从单小区多用户MIMO系统出发对能效进行了分析,首先阐述了电路功率消耗模型,该模型描述了电路功耗与用户数、天线数等的关系。在此模型下分别探讨了发射功率、基站天线数、小区用户数对下行能效的影响并分别给出三者的最优闭式表达。最后研究了三个影响因子的联合最优算法,仿真结果表明在适中的用户数和天线数条件下可获得最优能效。为了进一步研究导频污染和能效问题,本文考虑了大规模MIMO多小区TDD系统,在处理导频污染问题前首先对能效进行最大化。文中探讨了三种线性预编码下的能效模型并分别给出相应的能效表达式。进而在能效最优的系统中,研究了基于最大化最小信干噪比的导频调度策略,该策略对系统误比特率(BER)性能有很好的提升效果。接着,结合小区的均等特性和模拟退火(SA)算法对调度策略进行了优化。仿真分析可知,能效最大化的天线数随用户数的增加而增加。与直接进行导频调度的系统相比,本文在导频调度前先进行了能效最优处理,此举以较少的性能损失换来较大的能效提升和计算量的减轻。