大规模MIMO(multiple-input multiple-output多输入多输出)是下一代移动通信的关键技术之一,它相比现有的通信技术有着众多优势,然而它面临更为严重的瓶颈问题:导频污染。导频污染的存在严重制约了大规模MIMO的性能,使得增大基站天线规模所带来的众多性能提升大打折扣。因此,本文主要针对大规模MIMO系统中的导频污染问题进行研究。由于在使用TDD(Time Division Duplexing时分双工)模式的大规模MIMO系统中,上下行链路互易,所以本文主要研究上行链路的导频污染。本文全面分析了导频污染的产生原因和它对上行链路通信性能的影响,然后研究了现有的减轻导频污染的信道估计方法,提出了一种可以有效减轻导频污染的导频设计方法,并对现有的一种减轻导频污染的导频分配方法提出改进。本文主要的研究内容及研究成果如下所示:1.对大规模MIMO系统中的导频污染产生原因及其对上行链路通信性能的影响进行了研究。首先全面分析了导频污染的产生原因,除了常见的导频复用外,本文还指出硬件缺陷和上下行链路非完全互易也会造成导频污染。然后以无导频污染、有导频污染且导频复用系数为1、有导频污染且导频复用系数为3这三个场景作对比,以上行链路误码率、上行链路信干噪比和上行链路平均和速率为指标,详细仿真研究了导频污染对大规模MIMO系统上行链路通信性能的影响。2.对现有的减轻导频污染的信道估计方法进行了研究。首先研究了一种基于压缩感知的信道估计方法,它利用基站天线规模增大所带来的巨大空间自由度,将大规模MIMO与压缩感知相结合,把信道状态的求解转化为二次半正定规划问题,有效降低了导频污染对信道估计的影响。然后还研究了一种近似MMSE(Minimum Mean Square Error最小均方误差)信道估计方法,该算法除了复杂度低以外,还能够保持和MMSE信道估计法几乎相同的估计精度。3.提出了一种能够减轻导频污染的导频设计方法,并对现有的能够减轻导频污染的导频分配方法提出改进。首先根据导频污染的时域特点提出一种导频设计方法。该方法通过分割导频发送时间和导频片段,构造新的接收矩阵来估计信道状态信息,有效减轻了导频污染的影响。然后对现有的导频分配方法提出改进。该改进方法通过多次对用户排序,然后根据排序后的用户分布特征使用近似MMSE信道估计法,降低了相邻小区同导频用户的干扰。仿真结果表明上述两种方法相比传统导频设计和导频分配方法,能够大幅提升信道估计的精度,也就是可以有效地减轻导频污染。