MIMO天线表示多输入多输出。通常用于IEEE802.11n，但也可以用于其他802.11技术。MIMO技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。MIMO天线有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据，利用MIMO技术可以提高信道的容量。
图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流S（k）经过空时编码形成N个信息子流Ci（k），i=1,…，N。这N子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现的处理。
特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。
MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于的空域时域联合的分集和干扰对消处理。
1、3G中的MIMO应用
目前，对MIMO技术的研究工作己经进入了一个相对成熟的阶段。但至今为止，MIMO在蜂窝系统中还很少商业实现。除了多入单出的纯发分集方案，目前3G（3Generation,第三代）还没有采用任何的MIMO方案。影响MIMO系统大规模商业化的两个主要因素：
一是天线问题。在MIMO的系统设计中，天线的数目和间距是很重要的系统参数。对于终端而言1/2波长间距足够保证非相关衰落，可能是使用两根天线，而对于手机而言，安装两根天线可能是个问题。这是因为目前手机设计的趋势是把天线放入盖子里以改进外表的吸引力，这就使得间隔的要求近乎苛刻。
二是接收机复杂度的问题。首先，接收机中对MIMO信道的估计使得复杂度增加。另外，复杂度还来自特别的RF（RadioFrequency,射频）、硬件和接收机分离算法。
系统与现有的非MIMO网络兼容问题、ITU（InternationalTelecommunicationUnion,国际电信联盟）还没有统一的MIMO信道模型问题、考虑发射机的信道状态信息CSI（ChannelStatusInformation）问题等等，也是需要考虑的。
2、MIMO技术的其它应用
MIMO技术己经广泛地应用在固定宽带无线接入领域中，采用MIMO的主要公司是IospanWire2less和RazeTechnologies。IospanWireless的AirBurst系统是基于MIMO一OFDM正交频分复用的FDD（频分双工）系统。RazeTechnologies的SkyFir系统也具有MIMO接口，并且可以用波束成形控制器来升级。
尽管还有许多问题有待解决，如BLAST系统中多用户情况时的干扰、实现手机终端的多天线、降低接收机复杂度等等，但在频带资源有限而高速数据需求无限增长的现实下，利用增加发射天线来增加空间自由度、改善系统性能、提高频带利用率已经成为无线通信领域中的一个研究方向。MIMO技术以其特有的优点，将成为未来移动通信中的关键技术之一，将对无线通信系统的发展产生深远的影响。