60GHz无线通信系统以频谱资源免授权、高带宽、高传输速率、频带内相互干扰低、易于大规模集成等优势,可实现智能设备之间的高速无线互联,广泛应用于家庭、办公、会议等无线个域网场景,成为下一代短距离移动通信技术的研究热点。虽然60GHz无线通信有诸多优势,但是它也面临着高路径损耗和信道质量较差的挑战,因此必须使用波束成形技术来改善链路质量以提升系统的可靠性。本文从固定波束切换的码本设计、基于波达角的波束成形方法以及波束跟踪三个方面对60GHz无线通信系统的波束技术进行了深入的研究。其中,论文的贡献和创新点主要体现在以下三个方面:第一,码本设计。本文在研究了 IEEE 802.15.3c码本和N相位码本的基础上,提出了一种具有特定角度的码本设计方案。该方案结合分级搜索的机制,在进行第二级及后续搜索时,将波束集中在前一次搜索选择的最优区域内,从而达到在不增加算法复杂度的前提下,细化波束方向,提高波束精度的效果。第二,基于波达角估计的波束成形方案。本文利用波达角估计算法为波束成形提供角度信息。首先估计出信号到达的角度和强度并从中选取期望角度。随后根据特定准则,直接形成指向期望方向的波束。当角度估计结果与实际值有较大误差时,可利用自适应算法在的原先天线权值基础上进行调整,优化波束指向。最后在60GHz信道环境中仿真验证了方案的性能。第三,波束跟踪。本文首先将梯度跟踪算法应用于60GHz信道环境,验证了算法在此环境下的性能,接着结合60GHz信道角度慢速变化的特点,充分利用两次迭代结果的相关性,对算法进行了改进,减少迭代次数,加速收敛。最后针对变步长梯度跟踪算法提出了一种新的步长计算方法,进一步减少了迭代过程中的计算量。