近年来,大规模多输入多输出(Multiple-Iutput Multiple-Output,MIMO)系统可以深度挖掘空间资源,显著提高系统的频谱效率和能量效率等优点引起了广泛的研究。以往的研究都只基于瑞利衰落信道模型,而莱斯衰落信道在实际中应用更为广泛,其存在视距传输路径,上行传输速率与能耗将有不同的变化趋势。大规模MIMO的性能好坏取决于上下行链路信道状态信息的准确性,所以基站通常利用上行导频信号进行上下行链路的信道估计,而导频信号与数据信号等功率发送在低信噪比下会造成频谱效率急剧减小。基于上述背景本文将分别在瑞利和莱斯衰落信道下,研究多用户大规模MIMO上行系统的频谱效率与资源分配问题。首先对大规模MIMO上行系统频谱效率进行分析。在MRC和ZF接收系统中,分析了瑞利信道下上行频谱效率表达式,推导了多小区莱斯衰落信道下可达速率的近似表达式,并在两种信道模型下分别讨论一般情况下的功率收缩律。仿真结果表明,在瑞利信道中,当数据信号和导频信号的功率收缩因子的和为1时,上行链路频谱效率收敛于一个非零定值:莱斯信道中,在不减小传输速率性能的同时每个用户数据信号发送功率最多可被缩减为原来的1/M,这里M为基站天线数。最后从上行资源的角度出发研究了大规模MIMO系统中的导频设计和功率资源分配问题。本文将上行资源分配机制引入到莱斯衰落信道中,在固定总发射功率情况下,通过联合优化导频信号长度、导频信号功率和数据信号功率来最大化频谱效率。仿真结果表明在瑞利信道中,上行资源分配可以提高系统性能,在发射功率较低时,需要把更多的功率资源分配给导频信号,而随着发射功率的增加,数据信号所需要的功率资源逐渐增大;在莱斯衰落信道中,通过证明得到导频信号的最佳长度等于小区内用户数,并且功率资源分配会受到莱斯因子的影响。在莱斯因子较小时,优化上行资源分配可以提高频谱效率,莱斯因子越小,导频信号需要越多的发射功率资源;随着莱斯因子的增大,上行资源分配带来的增益逐渐减小,更多的发射功率用来传输数据信号。