自移动通信技术被提出以来,其发展十分迅速。一方面,移动通信网络的数据传输速率越来越高,提供的用户体验也越来越好;然而另一方面,移动通信网络的迅猛发展也使能源消耗和环境污染问题日益严重,对此,研究人员提出了绿色通信的概念。大规模MIMO技术是5G中提出的一项新技术,它通过在系统中配备几十根甚至上百根的天线阵列,不仅能在不增加系统带宽的情况下显著提高信道容量,而且还能提高能量效率。研究大规模MIMO系统的能量效率问题,有利于促进网络能耗问题的解决,实现无线通信系统的绿色化。大规模MIMO技术在提高系统性能的同时也带来了一些问题。例如,使用数目众多的天线将产生不可忽略的电路能量消耗,也会大幅度增加系统的硬件和计算复杂度。因此,在大规模MIMO系统中使用适当数目的天线来降低复杂度是一个非常值得研究的课题。另外,传统无线通信系统的目标是实现频谱效率的最大化,但是能量效率与频谱效率这两个性能指标的变化趋势并不总是一致的,两者之间往往存在着折中关系。为了在无线通信系统中更好地平衡这两个性能指标,需要对能量效率与频谱效率的折中关系进行分析。本论文对大规模MIMO系统的能量效率问题展开研究,主要内容如下:本文针对发送端和接收端总功率受限的情况,研究了大规模MIMO系统中最优天线数目的优化选择问题。分别分析了发送天线选择和收发联合天线选择这两种情况下最优天线数目的确定问题。推导出了最优发送天线数目的上下限,并利用此上下限代入基于导数的二分搜索算法中确定发送天线选择情况下的最优发送天线数目。进一步,推导出了发送接收天线数目相等时的新遍历容量下限公式,并利用此公式确定收发联合天线选择情况下的最优天线数目。仿真结果表明,在这两种情况下都可以以微小的容量损失作为代价实现低复杂度天线选择。本文针对采用二维均匀平面网格天线阵列的单用户大规模MIMO系统,研究了能量效率与频谱效率的折中问题,使用柯布道格拉斯生产函数将能量效率与频谱效率的多目标优化问题转换为单目标优化问题,将得到的折中矢量效用函数作为系统的性能衡量函数。分别分析了发射功率变动与天线数目变动这两种情况下,能量效率、频谱效率与折中矢量三者的最优发射功率和最优天线数目。仿真结果表明,可以使用折中矢量实现能量效率与频谱效率的折中。