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  1990年代,全世界無線通訊領域均針對多天線系統進行研究,希望實作出能指向接收者之波束成型技術(Beamforming),亦即是所謂智慧天線——一種能使波束聰明地追蹤接收者(即行動電話)的技術,如同有個人持著天線到處移動,就像一道自手電射出的光束可追蹤一位在黑暗中移動的人一樣。智慧天線藉由波束對其指向(亦即對目標接收者)的相長干涉(constructive interference)及同時間該波束對目標接收者指向以外其他方向之相消干涉(destructive interference)來增加訊號增益,以實現上述智慧天線的優點,並對於此傳送單位上的多天線間,採用一較窄的天線間距來實作此波束。一般以傳送訊號之一半波長作為實體的天線間距,以滿足空間上的取樣定理且避免旁瓣輻射(grating lobes),亦即空間上的混疊。  波束成型技術的缺點乃是在都市的環境中,訊號容易朝向建築物或移動的車輛等目標分散,因而模糊其波束的集中特性(即相長干涉),喪失多數的訊號增益及減少干擾的特性。然而此項缺點卻隨著空間多樣及空間多工的技術在1990年代末的發展,而突然轉變為優勢。這些方法利用多徑(multipath propagation)現象來增加資料吞吐量、傳送距離,或減少位元錯誤率。這些型態的系統在選擇實體的天線間距時,通常以大於被髮送訊號的波長的距離為實作,以確保MIMO頻道間的低關聯性及高分集階數(diversity order)。

  MIMO此科技與平坦衰落通道(flat fading channels)兼用時最佳,以降低接收端通道等化器之複雜度及維持接收端的低功率耗損,也因此MIMO多半與OFDM結合為複合技術。MIMO-OFDM同時為IEEE 802.16及IEEE 802.11n HT(High-Throughput)的採用標準之一。WCDMA的系統,如HSDPA,亦進行將MIMO技術標準化。

  MIMO通訊技術包括以下領域:  以上MIMO相關技術並非相斥,而是可以相互配合應用的,如一個MIMO系統即可以包含空間多工和多樣的技術。
多輸入多輸出系統(Multi-input Multi-output ; MIMO)是一種用來描述多天線無線通訊系統的抽象數學模型,能利用發射端的多個天線各自獨立傳送訊號,同時在接收端用多個天線接收並恢復原資訊。該技術最早是由馬可尼於1908年提出的,他利用多天線來抑制通道衰落(fading)。根據收發兩端天線數量,相對於普通的單輸入單輸出系統(Single-Input Single-Output,SISO),MIMO此類多天線技術尚包含早期所謂的「智慧天線」,亦即單輸入多輸出系統(Single-Input Multi-Output,SIMO)和多輸入單輸出系統(Multiple-Input Single-Output,MISO)。