本发明公开了一种大规模天线阵列中超分辨率的高能效波束合成方法，包括如下步骤：S1：通过需要覆盖区域的宽度获取得到覆盖区域的波束增益；S2：根据波束增益，确定出在MMSE准则下的波束合成优化方程；S3：所述波束合成优化方程利用凸优化方法，确定出波束合成的初始波束合成矢量；S4：根据所述覆盖区域的波束增益，引入波束的实增益和复增益，确定出在MMSE准则下的黎曼优化方程；S5：将所述波束合成的初始波束合成矢量作为黎曼优化方程的初始解，利用共轭梯度算法，确定出最终的波束合成矢量。本发明能更为精准的逼近理论波束，从而满足实际数据的传输要求，同时通过控制波束宽度控制矢量，进而可在任意形态阵列下，设计出任意形状、宽度的波束。