大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术作为第五代（The Fifth Generation,5G）移动通信的关键技术之一,具备了很多传统MIMO技术无法替代的优势,但也面临着很多挑战。首先,大规模MIMO系统的性能优势是建立在基站（Base Station,BS）可以准确获取信道状态信息（Channel State Information,CSI）基础之上的。目前,通过发送正交导频序列进行信道估计是准确获取CSI的主要方式。而在大规模MIMO系统中,上行链路所需的正交导频资源是与用户数目成正比的。随着当下用户数目与需求的不断增加,导频资源消耗十分严重。其次,在正交导频资源受限的情况下,相邻小区间由于导频复用所产生的导频污染问题会造成小区边缘用户间的干扰,降低了信道估计的准确性。因此,本论文将分别针对导频资源优化和导频污染抑制两大问题,通过建立导频信号传输和污染性能模型来开展分析研究。针对MIMO上行链路,本文基于时分双工（Time Division Duplex,TDD）与频分双工（Frequency Division Duplex,FDD）两种不同通信方式下的信道估计过程,推导了上行链路导频传输模型,并分析研究了信道估计误差与导频分配方式之间的关系和系统分别在不完美CSI与完美CSI条件下的传输误比特率（Bit Error Rate,BER）性能。理论分析和仿真结果均表明:导频复用会增大信道估计误差,进而使系统在不完美CSI情况下的传输BER性能下降。针对多小区上行链路MIMO及大规模MIMO通信系统,本文研究了系统上行可达和速率与导频污染之间的关系,推导了多小区上行链路系统导频传输模型,并分析了导频污染对系统上行可达和速率的影响。理论分析和仿真结果均表明:相比于MIMO系统,大规模MIMO系统中小区间的导频复用带来的导频污染会降低系统上行链路平均信干噪比（Signal to Interference Plus Noise Ratio,SINR）与可达和速率,且传统的导频分配方案难以有效改善小区间的导频污染问题。因此,针对多小区上行链路大规模MIMO导频分配方案的优化设计,本文提出了一种基于干扰程度进行导频分配的图着色导频污染抑制方案。首先明确相邻小区间的交叉区域,在正交导频资源受限的情况下,优先分配有限的正交导频资源给相互干扰较大的边缘用户;当边缘用户总数超过了正交导频数目时,提出了按照边缘用户到BS的距离进行导频复用的方法,这可以使距离BS最远的边缘用户对参考用户造成的干扰最小。理论分析和仿真结果均表明:相比传统的导频分配方案,本文提出的导频分配与污染抑制方案可以减轻小区间的导频污染,进而能够提高不完美CSI条件下的系统上行平均SINR与可达和速率性能。此外,本文提出了根据边缘用户位置信息分配不同长度导频序列的优化方案,在保证系统信道估计准确性的前提下进一步降低了导频开销。