随着无线通信的飞速发展,通信系统的功率消耗急速增加,排放的二氧化碳等温室气体也逐渐增加。为了满足绿色通信的需求,系统的能效研究成为5G通信研究的热点问题之一。大规模MIMO技术作为5G的关键技术之一,由于其在基站端配置大量的天线,从而显著提高通信系统的容量。然而,随着天线数目的增加,系统消耗的总能量也在增加,从而导致系统的总能效下降。因此,对大规模MIMO系统能效的研究成为无线通信领域的重要研究内容。本文针对单小区多用户大规模MIMO上行通信系统,以最大化系统能效为优化目标进行资源分配方案的研究,其主要的研究内容如下所述:本文研究联合基站发射天线数和用户发射功率对系统能效性能的影响,提出一种基于能效优化的资源分配算法。所提算法在满足每个用户最低通信速率和用户终端续航的约束条件下,以最大化系统能效为准则建立优化模型。首先证明能效是关于用户发射功率的凸函数,并采用Lambert W函数分析得到用户最佳发射功率的闭式表达式;其次根据分式规划理论提出一种迭代天线选择算法用于求解使系统能效最佳的最优基站发射天线数;最后利用二次变换的性质,通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明,与现有算法相比该算法能效提高5.2%,频谱效率提高6.05%。本文研究在系统信道状态信息未知的条件下,提出一种基于能效最优的资源分配算法。所提算法在采用导频信号估计得到信道状态信息的情况下,以最大化系统能效为准则,同时考虑用户服务质量和信道估计误差要求,通过调整导频序列长度、数据功率和导频功率来优化能效函数。根据分式规划性质,把原始的分式最优化问题转化成减式的形式,进而采用块坐标下降算法,通过联合调整数据功率和导频功率来交替迭代优化能效函数。仿真结果表明,与现有算法相比该算法能效提高5.31%,频谱效率提高5.34%。