随着无线移动通信技术的跨越式发展,通信业务和应用场景的不断更替,人们对以手机为代表的无线智能移动终端的需求不断增加,并且以流媒体为主导的通信业务逐渐替代了以语音短信业务为代表的传统通信业务。同时,物联网、车联网高速发展,对无线通信网络质量的要求也越来越高。现阶段,日益匮乏的频谱资源已不能满足人们对高质量的通信服务的追求。虽然可以通过频分复用、多输入多输出、波束赋形、协作通信等技术来提高有限频谱资源的效率,但是,5G(第五代移动通信)时代的到来,现有的频带资源已经满足不了人们对10Gbit/s这样的超高传输峰值速率的需求。这时,对高频段毫米波的研究显得尤为重要,毫米波波长较短使得在较小尺寸的元器件上封装众多天线成为可能,同时,大规模MIMO技术可以借助大规模天线阵列带来的天线增益进一步提高通信系统的性能,因此,毫米波和大规模MIMO的结合将成为5G发展的趋势。在毫米波大规模MIMO系统中,混合预编码有全连接结构和部分连接结构两种。全连接结构中每个RF链路与所有的天线连接,可以获得大规模天线阵列增益,但硬件实现复杂度高;部分连接结构中每个RF链路与一个天线子阵列连接,可以大大降低硬件实现复杂度,但性能也下降了很多。因此,毫米波大规模MIMO系统中有关能耗和性能之间均衡问题,已成为研究的主要方向。本文针对采用部分连接结构的毫米波MIMO系统,提出低复杂度的天线组合算法,从而促进动态连接在毫米波MIMO系统中的实际应用。为了达到提升部分连接结构下毫米波MIMO系统频谱效率的目的,可以通过在RF链路与模拟预编码器之间插入开关网络,从而使得发射机天线阵列中的各天线能够自由组合成各个子阵列,实现与信道的最佳匹配。然而,对天线进行最佳分组需要按照一定准则对所有可能的天线组合进行穷举搜索,这对于发送端天线规模往往过百的毫米波大规模MIMO系统而言,将难以实现。因此,本文提出了低复杂度的天线组合方法,通过引入一定的组合约束条件,从而能够显著降低阵列中候选组合的个数,进一步降低了动态连接结构在毫米波MIMO系统中应用的复杂度。仿真结果表明,所提的方法能够在性能和复杂度之间获得较好的折中。随后,本文在单用户动态子阵列的基础上进行优化改进,使其更适用于多用户大规模MIMO系统。与现阶段常用的多用户处理方法不同,首先,根据每个用户的信道状态信息选择传输效率最高的天线子阵列。其次,按照天线子阵列的排序借助开关网络动态调整RF链路与天线的连接,进而构造多用户多态连接的毫米波大规模MIMO系统。最后,仿真结果表明,所提方法与全连接结构毫米波MIMO系统相比性能上有一定的降低,但是,与部分连接结构毫米波MIMO系统相比时,在性能上有很大程度的提升。通过本文的研究,表明了动态子阵列结构在毫米波大规模MIMO系统中的应用能够实现性能和硬件复杂度之间较好的均衡。