波束成形源于自適應天線的一個概念。接收端的信號處理，可以通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成，形成所需的理想信號。從天線方向圖(pattern)視角來看，這樣做相當于形成了規定指向上的波束。例如，將原來全方位的接收方向圖轉換成了有零點、有最大指向的波瓣方向圖。同樣原理也適用用于發射端。對天線陣元饋電進行幅度和相位調整，可形成所需形狀的方向圖。
如果要采用波束成形技術， 前提是必須采用多天線系統。例如，多進多出（MIMO），不僅采用多接收天線，還可用多發射天線。由于采用了多組天線，從發射端到接收端無線信號對應同一條空間流， 是通過多條路徑傳輸的。在接收端采用一定的算法對多個天線收到信號進行處理，就可以明顯改善接收端的信噪比。即使在接收端較遠時，也能獲得較好的信號質量。
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Wi-Fi標準一直致力于提升無線的傳輸速率，尤其是從Wi-Fi 4（802.11n）開始引入了MIMO和波束成形技術，讓傳輸速率提升到了數百兆，提升了1個量級。
讓我們看下面的兩個圖。有兩個天線系統，讓我們假設兩個天線發射的總能量完全相同。
在 Case 1中，天線系統在所有方向上輻射的能量幾乎相同。天線周圍的三個UE將接收幾乎相同數量的能量，但是浪費了大部分未定向到那些UE的能量。
在 Case2中，輻射方向圖（“光束”）的信號強度被特別地“形成”，使得指向UE的輻射能量比不指向UE的其他部分更猛烈。
MIMO技術通過多天線傳輸，帶來傳輸速率的成倍增長。但在實際應用中STA（無線終端）往往只有1到2個天線，這使得STA無線終端發送和接收信號的收益有所差異。STA無線終端向AP發送信號時，AP可以利用自己的多天線系統增強接收增益，獲得更好的信號強度；AP向STA無線終端發送信號時，如果僅使用對應數量的天線發送信號，則無法利用多天線帶來的增益。為了解決這一問題，通過引入波束成形技術，可以增強STA接收到的信號強度，從而使AP和STA可以協商出更高的傳輸速率。
為了充分利用AP的多天線資源，Wi-Fi 5（802.11ac）又引入了MU-MIMO技術，使AP可以同時向多個STA發送信號，有效提升了無線的傳輸效率。MU-MIMO也需要波束成形技術，波束賦形使AP的多天線信號疊加后，讓各STA僅收到自己的信號，消除其他STA無線終端信號，避免干擾。Wi-Fi 6（802.11ax）在Wi-Fi 5的技術上進一步增加了MU-MIMO的多用戶數量，這些都離不開波束成形技術的使用。
波束賦形/波束成形也可以看作是一個空間的高級過濾器，把天線輻射的能量集中起來。這一特殊功能形成特定的波束并通過波束進行數據傳輸。光束的形狀和方向取決于使用哪種功能。這種特殊功能通常稱為波束賦形/波束成形或空間濾鏡。應用相同的映射功能或空間濾鏡意味著它會形成相同的光束（即，相同的方向，相同的形狀，相同的光束功率）。如下圖所示：
形成波束的最簡單方法是將多個天線排列成陣列。對齊這些天線天線元件的方法有很多，但是最簡單的方法之一就是沿一條線對齊天線，如以下圖所示。您應該在這里看到的直觀想法是，在陣列中放置更多天線元件時，您將獲得更清晰的波束。
注意：此示例圖是由Matlab PhaseArrayAntenna創建
將元素排列在數組中的另一種方法是將元素排列在二維正方形中，如下圖。您應該在這里看到的直觀想法是，在陣列中放置更多天線元件時，您將獲得更清晰的波束。
現在讓我們考慮另一種二維數組，其中數組的形狀不是正方形，如下所示。您可以得到的直覺是，光束沿更多元素的軸壓縮得更多。
使用多天線即形成一個窄天線波束。相干驅動天線（在天線元件之間會有適當的相位時延）可以形成信號波束。相控陣天線能夠使用波束賦形/波束成形網絡 (BFN) 中出現的時延，產生沿特定方向傳播的均勻波前。均勻波前可以使一組低方向性的天線在發射或接收應用中表現得像高方向性天線一樣。信道之間的相位時延決定了天線方向圖，如下圖所示。時延則改善了接收機的信噪比并降低了該區域的整體干擾。
在傳統的波束成形應用中，通過對每條信號路徑進行復數加權?(幅度和/或相位) 來控制天線陣以便在無線鏈路上獲得最佳信噪比 (SNR)，之后，同時從每個天線陣元傳輸相同的信號或數據符號。在針對空間分集或者空間復用進行優化的波束賦形器中，每個天線陣元同時傳輸兩個數據符號的加權組合。
波束賦形/波束成形技術要求發射機端了解信道特性，在此情形下，可能需要在接收機處對信道進行測量，并將信息發送回發射機。發射機端的信道信息可以是完整的，也可以是不完整的。完整的信道信息意味著發射機知道信道矩陣?[H]。不完整信息可能是指瞬時信道的一些參數，例如信道矩陣的條件數或者與發射和/或接收相關特征關聯的統計屬性。條件數是最大奇異值與最小奇異值之比。條件數提供對矩陣求逆的精度指示，而這一精度決定了 MIMO復用技術的適用程度。條件數接近 1 (0 dB) 表示良態矩陣，而大于 6 dB 的值表示定義不清的信道矩陣。信號分析儀 (例如 Keysight 89600 系列矢量信號分析儀) 可以直接測量 MIMO條件數。
一種利用發射機端信道信息的預編碼框架如下圖所示。將待發射符號 s0、s1、s2 和 s3 ... 乘以一個加權函數，這個加權函數可以理解為 "波束賦形器"。在應用預編碼加權后，作為空間復用，同時從兩個發射天線發射兩個獨立的數據流。如圖 14 所示，在第一個符號時間內，從上部天線發射的數據 x0 是前兩個數據符號 s0 和 s1 的線性組合。在同一時間內，下部天線發射表示這兩個符號不同組合的數據 x1，從而有效地使數據速率加倍。這里，發射數據與輸入符號的關系由下式表示。
將 2x2?預編碼矩陣表示為 [W]，然后用矩陣形式將發射的信號關聯
對于這種預編碼方案，傳輸速率的增加數量也與發射 — 接收天線對數成正比，這一點與上文討論的空間復用相同，但是這種方案在發射機端增加了靈活性，可以優化無線信道的信號傳輸，這種附加靈活性也可以提高系統的性能。
圖. 波束賦形發射編碼器。
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