与第一版LTE规范同时引入的基础技术是MIMO操作，它包括空分复用以及预编码和发射分集。空分复用的基本原理是从两个或多个具有不同数据流的天线处发送信号，并在接收端采用信号处理方法将数据流分离开来，因而它将峰值数据速率增加为原来的2的整次幂（如果采用4×4的配置，则峰值数据速率将增加为原来的4的整次幂）。在预编码技术中，对从不同天线传送来的信号进行加权，来实现接收信噪比（SNR）的最大化。发射分集主要依靠从采用某种编码方案的多条天线处传送同一信号，来利用不同天线之间独立衰落的增益。正如参考文献[4]所描述的，在早期的WCDMA规范中就已经采用了MIMO，但由于包含了扩展操作，因而LTE中MIMO的工作原理略有不同。OFDMA的特征适宜进行MIMO操作。由于MIMO的成功操作需要较高的SNR，OFDMA系统能够从可实现的局部（频域/时域）高SNR中受益。MIMO的基本原理如图4-18所示，不同的数据流输入到预编码操作中，然后进行信号映射和OFDMA信号生成。
图4-18 采用2×2天线配置的MIMO原理
参考符号支持接收机将不同天线分离开来。为了避免来自于另一条天线的传输信息破坏了用来分离MIMO数据流的信道估计信息，每条发射天线都要拥有自己的参考符号资源。其工作原理如图4-19所示，图中参考符号和未用资源元素在天线之间互相映射。该原理也可扩展至多于2条天线的情形，第一版LTE规范中天线数量最多为4条。随着天线数量的增多，所需的SNR也提高了发射机/接收机的复杂性和参考符号的开销。
即使是LTE上行链路，也支持MIMO技术的使用。尽管设备只使用了一条发射天线，但单用户数据速率无法通过采用MIMO技术来提高。通过使用两套包含有正交参考信号的设备，蜂窝级最大数据速率可以提高1倍。这样，基站中的传输可以看作是MIMO传输，如图4-20所示，通过MIMO接收机进行处理，可以将数据流分离开来。LTE Release 8规范支持这种“虚拟”或“多用户”MIMO，从设备角度来看，由于仅需要对参考信号序列进行修改即可，因而并不存在太多的实现复杂性。从网络角度来看，需要额外的处理能力将用户分离开来。由于“经典的”两天线MIMO传输产生的设备影响，所以它并没有特别的吸引力，后续3GPP规范有望针对支持多天线设备传输展开讨论。由于用户是正交的（在蜂窝内），因而SC-FDMA非常适合采用MIMO技术，且对于靠近基站的用户来说，局部SNR非常高。(www.xing528.com)
图4-19 支持两条eNodeB发射天线的OFDMA参考符号
图4-20 使用单发射天线设备的多用户MIMO工作原理
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