波束形成算法是智能天线研究中最核心的内容，波束成形技术可依据用户信号在空间传播的不同路径，最佳的形成方向图，在不同到达方向上给予不同的天线增益，形成窄波束对准用户信号，而在其他方向尽量压低旁瓣，采用指向性接收，从而提高系统的容量。
根据实现方式的不同，波束形成算法分为模拟波束形成(AnalogousBeam Forming，ABF)和数字波束形成(DigitalBeam Forming，DBF)。
模拟波束形成的核心思想是模拟射频接收信号经射频前端下变频到中频，利用权值更新算法计算加权系数，对模拟中频信号加权求和，再由模数转换器转换为数字中频信号做后续处理，其电路复杂、精度低。数字波束形成的核心思想是在数字域执行波束形成，射频接收信号经射频前端下变频到中频，模拟中频信号经模数转换器转换为数字信号，再利用权值更新算法计算加权系数，对数字中频信号加权求和。其灵活性好，支持多目标并行跟踪。
在时域均衡中，为了应对信道时变，需要不断调整均衡器参数。在智能天线系统中，为了应对期望信源移动导致的方向改变，必须对其实施跟踪，需要不断调整空域滤波器参数，以保持阵列方向图的主瓣指向始终对准期望信源的来波方向，即自适应波束形成。根据是否需要训练序列，自适应波束形成算法分为基于训练序列的自适应波束形成算法和基于信号特征的盲自适应波束形成算法。
基于训练序列的自适应波束形成算法的经典算法包括直接矩阵求逆算法、最小均方算法、迭代最小二乘算法、共轭梯度算法等；基于信号特征的盲自适应波束形成算法的经典算法包括恒模算法、特征空间分解算法、循环平稳特征算法、高阶累积量算法等。
目前波束形成技术已经被使用在带有多天线的WiFi路由器中。然而，由于天线尺寸的原因，手机不能像路由器一样安装的多根天线。为了解决这个问题，同时提升频谱利用率，我们可以把波束形成和毫米波技术结合在一起。毫米波波段的波长大约是WiFi和手机频段波长的十分之一左右，因此可以把多个毫米波天线集成到手机上，使用毫米波可以给信号传输带来更大的带宽，波束形成则能解决频谱利用问题，毫米波频段的波束形成将成为5G的一大研究热点。
