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大规模MIMO系统在基站端部署大规模的天线阵元,利用空间复用、传输分集和波束赋形等挖掘空间增益,有效提升谱效和能效,是5G的关键技术之一。但由于基站天线数量可达上百支,密集的天线部署会导致相关性高的天线子集和相关性低的天线子集并存。天线之间的相关性会影响系统容量,如果不根据射频链路的特性充分挖掘天线的利用效率,系统将难以获得预期的增益。天线分组技术利用天线之间的相关性将基站端天线分成若干组,相关性高的天线组通过波束赋形和预编码的设计,消除终端用户间的干扰;相关性低的天线组进行空间复用,满足最大化数据速率的要求,最终使得系统在获得较高谱效的同时得到较好的误比特率性能。但绿色通信的愿景要求未来无线网络不仅具有高谱效,还应具有高能效,所以,对于无线网络来说,能效变得至关重要。因此,针对大规模天线阵列的相关特性,本文基于天线分组技术,研究大规模MIMO系统中的能效优化问题。论文的主要工作和创新点如下:1)针对大规模MIMO系统中的能效优化问题,构建基于天线分组的单用户大规模MIMO系统模型,研究天线分组技术对能效的影响。首先建立大规模MIMO系统中基于能效的天线分组系统模型;以最大化系统能效为优化目标,分析天线分组过程中,每组天线数对大规模MIMO下行链路系统容量、功耗以及能效的影响;提出了基于二分法的组内天线数最优值求解算法。仿真结果表明当信道相关系数变大,即信道相关性变强时,使用天线分组技术可以有效提高系统能效;存在使系统能效达到最优的每组天线数唯一解,使用所提基于二分法的最优天线数求解算法能够快速收敛至该唯一解。当发送功率为10dBm时,与使用所有天线相比,采用本文提议的天线分组及组内天线数优化策略可使系统能效大约提升28%。2)为进一步提升基于天线分组的大规模MIMO多用户系统的能效,本文提出了一种天线分组和功率分配联合优化方案。该方案以最大化能效为目标,优化组间功率分配和组内最优天线数。基于所提方案,构建了能效优化问题的数学模型,证明了组间最优功率分配解的存在性。优化问题的求解采用了标准迭代优化算法,结合经典的注水功率分配算法,联合迭代组内天线数和组间功率分配值直至系统能效最大化,此时对应的解即为组间功率分配和组内天线数的最优解。数值仿真结果表明,在相关信道中,天线分组技术可以提高大规模MIMO系统的能效,而将天线分组和功率分配技术结合起来,可以进一步提升系统能效。