大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术因其巨大的性能优势而受到了广大专家学者的关注与研究,且已经成为第五代移动通信技术的关键技术之一。得益于基站大量的天线数,不同用户到基站之间的信道变得渐近正交,因此仅使用简单的线性处理,例如迫零(Zero-Forcing,ZF)或最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE),就可以实现频谱效率和能量效率的显著提升。然而,大规模MIMO系统能实现较好性能的前提是基站可以获得精确的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。因此,信道估计成为上述系统中非常重要的问题。通常,信道估计是基于导频系统来实现的。目前有两种使用导频信号的常规方法。一种是时分复用法,即用户先单独花费一段时间向基站发送预先设计好的导频信号,基站基于接收到的信号进行信道估计。而为了获得较高的信道估计精度,导频信号的长度应大于或等于系统中的用户数。否则,信道估计的准确性将严重降低,且会出现导频污染现象使系统的性能严重下降。一旦导频信号长度满足了上述条件,由于导频信号发送过程中用户数据信号并没有被发送,如果用户数很大这将消耗大量的时间资源。另一种获取CSI的方法是叠加导频方法,其基本思想是将导频信号和数据信号以合适的功率叠加在一起后同时发送,基站通过将数据信号视为噪声来进行信道估计。相比于时分复用法,叠加导频方法虽然节省了专门用来发送导频信号的时间,但在信道估计和数据解码过程中也带来了导频信号和数据信号的相互干扰。本文正是基于多小区多用户大规模MIMO系统上行信道对叠加导频方法进行了研究与改进。具体工作为以下两个方面。一方面针对慢变信道,基于将数据信号和导频信号尽可能地投影到不同空间的基本思想,提出了一种基于空间复用的叠加导频方法。该方法可以在信道估计和数据解码时消除部分干扰且可以减轻导频污染的影响,从而提高系统性能。此外,对于数据信号与导频信号之间的功率分配,以数学推导的方式给出了最佳方案。最后,利用该方法中部分数据信号解码时干扰较少的特点,设计了一种能够改善最初信道估计的迭代算法。另一方面针对快变信道中信道相干时间较小的特点,重新设计了一种叠加导频方法,且也给出了相应的基于MMSE方法的信道估计及最佳功率分配方案。最后,通过仿真验证本文所提方法的优越性。