当今社会随着移动数据流量爆炸性增长以及频谱资源的短缺,大规模多输入多输出(MIMO)技术可以预见成为下一代移动通信系统的核心技术点,同时绿色通信也成为未来通信领域的焦点。本文主要研究大规模MIMO系统中的能效(EE)问题,具体研究内容如下:研究了基于Rayleigh信道分别在多小区和单小区情形下如何选择基站天线数目和发送功率,以最大化多用户大规模MIMO系统中的下行能效。与大多数以前的工作不同,我们使用更加实际的功耗模型,明确描述能效如何非线性地依赖于基站天线数目,终端用户数和发送功率,在具有完美信道状态信息(CSI)的迫零法(ZF)处理下导出用于最大化能效的参数解及其简单闭合表达式,最后通过数值分析得出了对应各参数的最优解,同时也证明了理论分析的正确性。我们对比了多小区和单小区这两种情形在某些相同条件下的结果,而且在单小区情形中,同时还比较了在ZF、最小均方误差(MMSE)和最大比传输/合并(MRT/MRC)这三种线性处理情形下系统能效与基站天线数的关系。研究了基于Nakagami衰落信道下大规模MIMO系统的下行能效,考虑了收发两端CSI均已知和发送端CSI未知仅接收端CSI已知这两种情形,并且分别利用了ZF和MMSE两种线性处理法进行分析对比。首先得到该系统的系统模型,该模型包括信道模型、一种新的电路功耗模型以及基于Nakagami信道的信号模型,然后基于这个系统模型得到系统能效的表达式,基于这个表达式我们可以分析能效的最优解,最后通过数值分析加以验证。研究了与前两章不同的小区结构下的分布式天线系统能效,并与基于该小区结构的集中式能效进行了对比。首先根据发送端和接收端天线数量的不同配置,在一种双重衰落信道下,得到分布式天线系统的能效近似表达式,并推导了各情况下的使能效最大的各参数的最优解的表达式,如最优的发送功率、基站天线数等。本章还基于Nakagami衰落信道研究了分布式大规模MIMO系统的能效。然后我们通过数值分析比较了各个情形下分布式和集中式的能效性能,以及分布式Nakagami信道下的能效,验证了两种情况下理论分析的准确性。最后联系现实,我们考虑到日常基站架设中下行通信中接收端(用户设备)天线数一般不会超过发送端(基站)天线数,因此可以得出分布式天线的能效一般来说比集中式天线更加突出,从而说明了分布式天线系统对于当今的研究热点绿色通信技术具有重要的研究意义。