La transmisión con múltiples antenas representa la técnica que utiliza más de una antena para la transmisión y/o recepción. Este enfoque permite alcanzar mayores tasas de bits, debido a la creación de varios canales paralelos. El uso de múltiples antenas también puede conseguir una ganancia de diversidad contra los efectos del desvanecimiento si las antenas están desplegadas relativamente lejos una de la otra ya que en este caso las características del canal no están correlacionadas. Múltiple antenas se puede implementar en un solo lado (receptor o transceptor) o en ambos lados. El primer caso se denota como SIMO (Single Input/Multiple Output) o MISO (Multiple Input / Single Output) para múltiples antenas de recepción o múltiples antenas de transmisión, respectivamente. La situación con múltiples antenas en ambos lados es conocida como MIMO (Multiple Input / Multiple Output). Debe tenerse en consideración que en UMTS, solo se asumen dos antenas en ambos lados. En LTE y LTE-A, se pueden implementar hasta cuatro y ocho antenas en cada lado de MIMO respectivamente (entrada y salida). La asignación de los datos modulados (símbolos) a las antenas individuales se realiza en un bloque de mapeo de antena. Como las transmisiones están desplegados en las mismos recursos de tiempo / frecuencia, las transmisiones paralelas introducir interferencia. Por lo tanto, se debe aplicar un procesamiento avanzado de señales de forma similar a la formación de haz.