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近年来人们的通信需求日益增长,低频段的带宽资源逐渐耗尽。毫米波通信作为第五代移动通信系统(5G)的关键技术之一,被认为可以带来频谱效率和能量效率数个量级的提升。得益于毫米波波长较短的特性,毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统可以在较小的空间内集成大量天线元件,以获得大规模阵列增益并克服路径损耗。但是由于硬件成本和能耗的限制,传统的每个天线元件需要一条射频链路的全数字波束成形技术不再适用。为了解决这个问题,数字/模拟混合的波束成形架构被提出。本文主要对多用户毫米波大规模MIMO系统中的混合波束成形技术展开研究。本文首先针对多用户毫米波大规模MIMO系统,提出了一种联合设计基站端和用户端波束成形矩阵的方案。该系统中基站采用部分连接的数字/模拟混合波束成形架构。为了充分利用大规模MIMO系统的阵列增益,本文提出基于稀疏主成分分析(PCA)的算法来获得相应的基站端模拟预编码和用户端模拟接收矩阵。然后,本文从最小化系统加权均方误差角度,提出了迭代算法以联合设计数字预编码和数字接收矩阵。经过仿真验证,本文所提方案频谱效率接近现有的全连接混合波束成形架构的方案,而系统能耗大幅降低。多面板天线阵列因为易于部署且成本较低,成为一种有潜力的大规模MIMO系统硬件方案。本文针对一个配置了多面板天线阵列的多用户毫米波大规模MIMO系统,提出了有效的混合波束成形设计方案。其中,模拟波束成形矩阵的设计通过最大化等效阵列增益实现。数字部分的设计包含多面板之间的解耦操作,和基于几何均值分解(GMD)的Tomlinson-Harashima预编码(THP)。由于移相器的使用引入了恒定模值约束,进而造成了部分的性能损失,本文提出在基带进行补偿的方案。仿真结果显示本文所提方案使系统吞吐量优于同等规模的全阵列MIMO系统,且验证了基带补偿矩阵对于保持系统性能有显著作用;在用户过度拥挤时,本文所提方案仍然能保持较好的吞吐量性能。