假設MIMO在基站。

MIMO接收波束形成，是使基站收到期望移動用戶的信號最大，而其它移動用戶的信號最小。加權、求和，都是在基站接收機內進行。

MIMO發射波束形成，是使基站發送到期望用戶方向的信號最大，而發送到其它移動用戶方向的信號最小。加權是在基站發送信號時進行，“求和”是在“空中自然相加”。

從原理上說，發射波束形成大體是這樣的：

1、單用戶情況（單波束形成）：

目的：使發射信號“對準”某一個用戶（接收端）的方向，而減小在其它用戶方向的干擾。

單個用戶數據：X=[x1, x2, ...，xN]^t，其中，xk，k=1,2,...N，是加到第k個天線支路上、等待加權的信號。x1,x2,...xN可能是相同的，也可能是不同的（如果是組合波束形成的話），但都是準備發給同一個用戶n的信號。

然后用權矢量W對X進行加權，得到每個天線的發射信號：[w1x1, w2x2, ..., wNxN]. 這N個天線上的信號發到空中后，“自然相加”，成為“一個信號”，用數學表示為：y=WX. （這里W為橫矢量，X為列矢量）

信號y向哪個方向傳播（或者說發射到哪個方向），是由W決定的。W取決于天線陣列結構和接收信號用戶相對于天線陣列的方向。如果W是針對用戶的方向設計的，則信號y向用戶n的方向傳播。

上面說的向哪個方向傳播，是有“方向寬度”的，也就是波束寬度（比如定義為3dB波束寬度），這個“寬度”主要決定于天線之間的間隔和天線的數目。要使“方向寬度”（波束寬度）很窄，就要增加天線數目、加大天線間隔（會帶來其它一些問題），所以有大規模天線陣列。

說到底，就是產生一個在接收用戶方向最大增益的發射陣列方向圖。

2、多用戶情形（多波束形成）：

目的：同時向M個用戶發射信號，（設用戶索引為：m=1,2,...,M），在第n個用戶（m=n）的方向上只有發給用戶n的信號，而沒有發給其它用戶的信號——這里理想情況，實際是這些信號（m≠n）即干擾信號最小。

W為權值矩陣！注意不是矢量！它的第n行決定在第n個用戶方向的增益最大；W的列索引是天線索引。W為M×N。

X也是數據矩陣！注意不是矢量！它的第n列是要發給用戶n的數據。X的行索引是天線索引。X為N×M。

WX發射了M個信號，每個信號朝向各自的方向。