作为5G中的关键技术,大规模MIMO技术通过在基站侧配置几十根甚至上百根天线,能够深度挖掘空间的无线资源提高无线通信系统的性能,但是这些性能的提升是以增加硬件成本和能耗为代价的。能量效率作为无线通信中一个重要的衡量指标,被定义为系统和速率与功率之比,能够很好的体现系统速率与功率之间的折中。以此为背景,本论文围绕多用户大规模MIMO系统的频谱效率和能量效率进行研究和分析。首先对多用户大规模MIMO系统下行链路的频谱效率和能量效率进行研究。分析了下行系统频谱效率的近似解表达式,其次依据能效定义建立能效模型,讨论了基站天线数,小区用户数和发送功率分别对系统频谱效率和能量效率的影响。仿真结果表明单小区系统的频谱效率随天线数的增加不断增加,多小区系统的频谱效率随天线数的增加先增加后趋于一定值;多小区由于存在导频污染和小区间干扰,其性能相对单小区较差;系统的能量效率均为天线数、小区用户数和发送功率的凸函数;增加发送功率只能暂时提高系统频谱效率和能量效率,当发送功率超过某一值时,系统频谱效率趋于恒值,能量效率逐渐减小。之后,考虑上行和下行多用户MIMO联合系统和一种更为贴近实际的功耗模型,对系统的能效最大化进行研究。该功耗模型不仅包含了发送和接收端与天线相关的线性消耗功率,还包括了信号检测和预编码、编码和解码、回程和信道估计的消耗功率。理论分析了采用ZF处理时,如何联合选取天线数、用户数以及发送信噪比能够使得系统能量效率达到最大。给出了能量效率与可达速率之间的闭式表达式。仿真结果表明ZF能效和可达速率要比MRT/MRC高的多,最大能效约为MRT/MRC的3倍,相应的可达速率约为MRT/MRC的8倍;系统总发送功率应该随基站天线数的增加而增加以补偿电路功耗增加带来的损失;能量效率和可达速率的趋势并不总能保持一致,而是随可达速率的增加先增加后减小,这是因为当可达速率较低的时候电路功率占据主导地位,而当可达速率较高时发送功率占据主导地位。