안테나 여러 개를 일정한 간격으로 배열하고 각 안테나로 공급되는 신호의 진폭과 위상을 변화시켜 특정한 방향으로 안테나 빔을 만들어 그 방향으로 신호를 강하게 송수신하는 기술.

빔형성은 안테나 여러 개를 배열한 형태로 두어 여러 안테나 패턴(antenna pattern)을 겹치게 한 상태에서 각 안테나로 송수신되는 신호의 진폭과 위상을 변조하여 특정한 방향으로는 신호가 세게, 다른 방향으로는 신호가 약하게 송수신되도록 하는 기술이다. 즉, 여러 안테나에서 송수신되는 신호가 특정한 방향의 빔(beam)과 같이 마치 하나의 안테나처럼 동작하여 신호를 세게 송수신한다. 빔형성으로 신호를 특정한 방향으로 세게 송수신하면 셀 커버리지(cell coverage)가 확대되고 전송 속도를 향상할 수 있다. 일반적으로 N개의 안테나로 빔형성을 하는 경우 생성되는 빔의 안테나 패턴은 빔의 방향으로 N배의 이득(gain)이 생기고 빔폭(beam width)은 N배 좁아진다. 따라서 빔형성에 사용하는 안테나의 수가 많아질수록 빔폭이 좁고 안테나 이득이 큰 빔이 만들어진다. 
빔형성은 송신과 수신에 모두 적용이 가능하여 송신 빔형성(Transmit Beamforming)과 수신 빔형성(Receive Beamforming)이 있다. 구현하는 방법에 따라 아날로그 빔형성(Analog Beamforming), 디지털 빔형성(Digital Beamforming), 하이브리드 빔형성(Hybrid Beamforming)으로 나눈다.

빔형성 기술은 스마트 안테나(smart antenna)라는 개념으로 2세대 이동통신(2G)부터 연구개발을 진행하였다. 초기에는 안테나 배열을 수평으로 만든 수평적인 빔형성(horizontal beamforming 또는 azimuth beamforming)이 주로 고려되었다. 이후 수직적인 빔형성(vertical beamforming 또는 elevation beamforming)과 안테나를 수평적, 수직적인 2차원의 배열 형태로 만들어 수평과 수직 모두 빔형성이 가능한 3차원 빔형성(3D beamforming)을 연구개발하였다. 
빔형성 기술은 5G 시스템에서 특히 중요하다. 5G에서는 밀리미터파(mmWave) 대역과 같은 고주파 대역의 주파수를 사용하는 경우 셀 커버리지가 기존의 저주파 대역을 사용할 때보다 훨씬 작아진다. 반면에 전파의 파장은 작아져 안테나 크기와 안테나 간의 이격 거리를 작게 할 수 있어서 동일한 면적에 많은 안테나를 고밀도로 배치할 수 있다. 따라서 많은 안테나를 2차원 배열로 만들어 빔형성 기술을 적용하면 커버리지를 확대하고 전송 속도를 나아지게 할 수 있다.

< 빔 형성 예시 >