基于码本的毫米波（Millimeter wave,mm-wave）模拟波束赋形方式是未来毫米波通信发展的关注重点。本文以基于码本的大规模毫米波模拟波束赋形为主要研究对象,分别研究了单用户场景下的波形优化设计问题以及多用户场景下的波束训练复杂度过大的问题。在单用户场景下,目前仍缺少根据实际数据传输需求而进行的波束形状优化研究,并且波束形状对系统容量的具体影响也尚未可知;与此同时,在多用户场景下,日渐增长的用户数量也造成传统采用穷举搜索进行多用户波束训练的方式的复杂度过大的问题。针对上述问题,本文首先面向单用户基于码本的波束赋形场景,通过最优波形的优化问题构建,采取优化算法求解具有高且平坦的主瓣增益以及低副瓣增益的最优波束形状,并获取最优波束主副瓣增益与天线数量、主瓣波束宽度的具体关系。本文进一步依照基于码本进行波束通信的特点,提出与之匹配的新通信机制,新通信机制能够提升数据传输时的系统容量。本文在新机制中揭示了主瓣波束宽度与系统容量的折衷关系,并推导出使用优化波形在新机制下通信的容量闭式解,最终通过仿真实验求解出能够使系统容量达到最大的主瓣波束宽度设置范围。面向多用户的基于码本的波束赋形场景,本文首先将波束训练过程构建成一个优化分配问题。针对用户数量大幅增加导致复杂度过大的问题,本文基于“贪婪思想”,通过改进传统贪婪算法的方式,提出以均值以及方差为新贪婪标准的增强贪婪算法,增强贪婪算法实现了大幅降低复杂度的同时仍保持较好的容量性能,实现了系统总容量与复杂度较好的折中。然而所提增强贪婪算法在用户数量增幅较大时出现了复杂度回升较快的问题,本文进一步对增强贪婪算法进行改进,提出单增强贪婪算法,不仅更大幅度地降低了复杂度,而且抑制了复杂度与用户数量之间的正比关系。