随着移动互联网的蓬勃发展,越来越多的新兴业务将通过无线的方式提供给用户。在无线资源日趋紧张的情况下,超高的频谱效率以及功率效率将是下一代移动通信系统发展的关键目标,而大规模MIMO技术通过深度挖掘空间无线资源很好地迎合了移动通信的发展趋势。在大规模MIMO无线传输系统中,针对特定用户的业务信号一般采用定向波束进行传输,公共信号则需要实现全向传输以保证全小区覆盖。本文研究适用于大规模MIMO系统的全向传输方法,在此基础上设计下行时频同步和公共控制信号传输。首先,研究基于预编码的全向传输方法,预编码矩阵设计是该传输方法的关键。结合大规模MIMO信道特征,从角度域信号全向性、发送天线功放(PA)利用率以及i.i.d.信道下遍历互信息量最大化三个方面推导出预编码矩阵所需满足的三个基本条件,并分别基于Zadoff-Chu (ZC)序列和Golay序列给出了预编码矩阵的设计实例。通过比较信号传输全向性、收发端遍历互信息量以及信号的峰均比(PAPR),选出性能较优的预编码矩阵设计。接着,研究大规模MIMO系统的下行时频同步技术。作为用户设备(UE)进行小区搜索的关键,同步信号必须在小区内实现可靠的全向传输。在回顾LTE系统下行主同步传输的基础上,指出传统的同步信号分集发送方法应用于大规模MIMO系统时存在的缺陷。针对这一情况,提出采用ZC序列作为同步信号发送的权值向量。为了优化同步信号的全向性能,进一步提出利用双同步序列进行全向预编码生成同步信号。基于最大似然准则,推导了符号定时与频偏联合估计算法。为降低计算复杂度,提出采用分段互相关算法分别进行符号定时和频偏估计。仿真结果表明,利用双同步序列生成同步信号能取得更好的时频同步性能。最后,研究以广播信号、控制信号为代表的公共控制信号在大规模MIMO系统中的传输方法。利用全向预编码矩阵,提出一种具有低导频开销和低实现复杂度的公共控制信号分集传输方法。针对小区间干扰问题,提出迭代软干扰消除接收方法。该方法采用迭代技术对干扰信号进行检测、译码,通过干扰重构消除干扰信号的影响。仿真表明,所提传输方法在保证信号全向传输的基础上,利用低维空频编码的分集增益提高了信号传输的可靠性,而迭代软干扰消除接收方法可以有效地消除小区间强干扰对信号接收的影响。