Ngay từ đầu, lte đã hỗ trợ đa anten tại cả trạm gốc và đầu cuối và đây là một bộ phận của các đặc tả trong chuẩn. Xét về nhiều khía cạnh, sử dụng đa anten là công nghệ then chốt để đạt được các mục tiêu tăng cường mạnh mẽ hiệu năng của lte. Đa anten có thể được sử dụng theo các cách khác nhau cho các mục đích khác nhau:
Đa anten có thể được sử dụng cho phân tập thu. Đối với truyền dẫn đường
lên, kỹ thuật này đã được sử dụng trong nhiều năm. Tuy nhiên, vì hai anten thu là mục tiêu cho tất cả các đầu cuối của lte, nên hiệu năng đường xuống sẽ được cải thiện. Cách sử dụng nhiều anten thu đơn giản nhất là phân tập thu kinh điển để triệt phadinh. Tuy nhiên cũng có thể sử dụng nhiều anten thu để triệt nhiễu để đạt được độ lợi trong các kịch bản bị hạn chế bởi nhiễu.
Ghép kênh không gian (mimo) sử dụng nhiều ariten ở cả hai phía thu và
phát cũng được hỗ trợ trong lte. Ghép kênh không gian cho phép tăng tốc độ số liệu khi các điều kiện kênh cho phép trong các kịch bản bị hạn chế băng thông.
Nói chung các kỹ thuật đa anten khác nhau có lợi trong các kịch bản khác nhau. Chẳng hạn, tại SNR và sir thấp (tải cao hoặc tại biên ô), ghép kênh không gian chỉ mang lại lợi ích hạn chế. Trong khi đổ tại các kịch bản này, kỹ thuật đa anten dựa trên tạo búp tại phía phát cần được sử đụng để tăng SNR/sir. Trái lại trong các kịch bản khi SNR và sir khá cao, chẳng hạn trong các ô nhỏ, việc tăng thêm chất lượng tín hiệu chỉ đem lại lợi ích không lớn vì tốc độ số liệu có thể đạt được chủ yếu bị hạn chế bởi băng thông chứ không bởi SNR/sir. Trong các kịch bản này, tốt nhất là sử dụng phân tập không gian thay vì sử dụng kỹ thuật đa anten để khai thác toàn bộ các điều kiện kênh tốt. Trạm gốc điều khiển sơ đồ đa anten cần sử dụng, nó chọn sơ đồ phù hợp cho mỗi cuộc truyền dẫn.