随着新型业务不断涌现,无线通信系统对于上行性能的要求越来越高。本文研究工作主要是基于大规模MIMO的上行增强技术研究。大规模MIMO技术作为5G的关键技术之一,具有比传统MIMO技术更高的频谱效率和能量效率,同样也存在实用化部署困难、硬件成本过高以及多技术融合复杂度高的问题。本文首先对5G和大规模MIMO关键技术进行了研究,然后搭建了系统级仿真平台,为后续研究奠定了基础。大规模天线阵列的组阵方式不同会直接导致系统性能不同,大规模模块化天线阵列可以通过一系列结构统一且成本低的小模块阵列拼接而成。本文分析了模块化阵列的结构,评估了模块间不同拼接方式的性能差异。考虑到实际部署的复杂度和成本,本文进一步研究并评估了模块之间是否校准的性能差异。在模块化阵列研究的基础上,本文提出了两种提升上行接收自由度的非对称收发方案,并评估了其性能。大规模天线阵列部署的天线数量将达到几十甚至上百根,天线之间的间距往往很小,此时就必须重视天线互耦效应对大规模MIMO系统的影响。本文从天线的基础理论入手,总结出了计算耦合矩阵的两种方法:S参数法和开路电压法,并进行了理论分析和仿真验证。紧接着,本文提出了在TDD下的解耦方案。最后本文研究了考虑耦合效应下,天线间距对系统性能的影响。本文的研究成果对实际部署大规模天线阵列具有一定的指导意义。