1）MIMO
在收发两端均配置多个天线单元，通过增加天线数量，获得更大的信道自由度（除时域和频域外，增加大量空域自由度）。MIMO技术是20世纪90年代末的研究成果，2006年率先用于WiFi，随后也用于3G系统（WiMAX）。
如果阵元间距满足要求，通过交叉极化和角度配置，能保证信道矩阵统计独立，利用空间维度能实现复用和分集，支持高速数据传输。
MIMO系统能有效改善传输可靠性、频谱效率和能量效率，在IEEE802.11n中，天线配置最多为4发4收，IEEE 802.11ac和LTE-A中，天线配置最多为8发8收，在实际应用中，由于移动终端体积、质量、功耗等限制，一般配置1～2根天线。
在单用户MIMO（SU-MIMO）系统中，天线数受限于终端，而在多用户MIMO（MU-MIMO）系统中，可将多个用户终端天线组合，克服天线数受限的瓶颈；在协作多点（CoMP）系统中，也可通过多个基站协作构建MIMO系统。
2）大规模MIMO（massive MIMO，large-scale MIMO）
收发两端配置多根天线，特别是在基站侧配置大量天线单元，获得空间自由度（DoF），既能实现小区内空间复用（intra-cell spatial multiplexing），也能实现小区间干扰抑制（inter-cell interference mitigation），提高频谱效率和能量效率。
（1）大规模MIMO技术优势：
①提高系统容量、频谱效率和能量效率：大量基站天线能提供丰富的空间自由度，支持空分多址，基站能利用相同的时频资源为数十个移动终端提供接入服务；利用波束形成技术使发送信号具有良好的指向性，空间干扰小；利用天线增益降低发射功率、提高系统能效、减小电磁污染。
②降低硬件成本，提高系统健壮性：大规模MIMO总发射功率固定，单根天线的发射功率很小，选用低成本功放即可满足要求；由于基站天线数量大，部分阵元故障不会对通信性能造成严重影响。(www.xing528.com)
③提高数据传输可靠性：波束形成（下行预编码）获得的电波空间指向性能抑制多径效应、阴影效应造成的衰落，降低数据传输差错率。
④简化多址接入协议：基于大规模MIMO + OFDMA，子载波信道增益基本相同，可省略资源调度，减少控制开销；支持NOMA，基站利用相同的时频资源为特定用户发送分离信号。
（2）设计大规模MIMO系统面临的挑战：
①基站部署大量天线单元，如何降低下行链路信道状态信息估计开销（TDD，信道互易性；FDD，反馈机制）？
②大规模MIMO系统的信道响应矩阵各元素不一定是独立同分布的，即存在相关性和互耦效应（MC），会降低信道容量，且相关信道传输不支持最大比合并（MRC）和最大比发送（MRT），如何解决？
③在多小区大规模MIMO系统中，小区间导频复用会产生导频污染，如何解决？（设计高效、合理的导频分配机制。）
④如何构建信道模型？（非平稳、三维、衰落。）
⑤如何设计阵列结构？（共形天线设计。）
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