LTE ngay từ đầu đã hỗ trợ kỹ thuật nhiều anten tại cả trạm gốc và thiết bị đầu cuối như là một phần không thể thiếu trong đặc điểm kỹ thuật. Xét trên nhiều mặt thì việc sử dụng nhiều anten là một kỹ thuật quan trọng để đạt được những mục tiêu mạnh mẽ cho hiệu năng của LTE. Như đã biết thì việc sử dụng nhiều anten được áp dụng cho nhiều trường hợp với nhiều mục đích khác nhau:
Nhiều anten thu có thể được sử dụng cho việc thu phân tập (receive diversity). Đối với truyền dẫn đường lên, kỹ thuật này đã được sử dụng cho các hệ thống tế bào từ nhiều năm trước. Tuy nhiên, khi mà cấu hình hai anten
thu trở thành cơ sở cho tất cả các thiết bị đầu cuối LTE thì hiệu suất đường lên cũng được cải thiện đáng kể. Phương pháp đơn giản nhất của việc sử dụng nhiều anten là kỹ thuật phân tập thu cổ điển để khử fading, nhưng lợi ích thêm được đó là việc giới hạn được nhiễu nếu các anten được sử dụng không chỉ cung cấp sự phân tập để chống fading, mà còn dùng để triệt nhiễu.
Nhiều anten phát tại trạm gốc có thể được sử dụng cho phân tập phát và các dạng tạo búp sóng khác (beam forming). Mục tiêu chính của việc tạo búp sóng là cải thiện tỷ số SNR hoặc SIR thu được, đồng thời cải thiện năng suất hệ thống và tầm phủ sóng.
Ghép kênh không gian, đôi khi cũng được xem như là MIMO, việc sử dụng nhiều anten cho cả máy phát và máy thu được hỗ trợ bởi LTE. Việc ghép kênh không gian dẫn đến việc cho phép tăng tốc độ trong những tình huống mà điều kiện kênh truyền có băng thông bị giới hạn bằng cách tạo ra nhiều kênh song song.
Nói chung, các kỹ thuật đa anten đều mang lại lợi ích trong những hoàn cảnh khác nhau. Hệ thống đa anten được sử dụng dưới sự điều khiển của trạm gốc để từ đó có thể lựa chọn được sơ đồ phù hợp cho mỗi đường truyền.