A premissa para o funcionamento do sistema MIMO é que a transmissão dos dados é feita através de vários feixes de sinais paralelos enviados pela fonte para o receptor. Cada feixe sairá de uma das antenas presentes no transmissor. Dessa maneira, quando o sinal é dividido (Multiplexação Espacial) antes do envio, essa divisão é feita baseada na quantidade de sensores presentes no aparelho emissor. No caso da Transmissão por Diversidade de Espaço-Tempo, o sinal é enviado na totalidade por mais de uma antena, e a divisão do sinal não é necessária.

O foco desta seção será no modelo de Multiplexação Espacial, que é o mais utilizado e o mais complexo dos 3 tipos. A maior complexidade é responsável pela eficiência do promissor padrão 802.11n, que está em vias de ser oficializado como padrão de comunicação sem fio (atualmente ainda está como rascunho - "draft"). Esse modelo é o que melhor utiliza os conceitos de propagação por caminhos múltiplos ("multi-path propagation").

Multiplexação Espacial

O sinal de entrada do transmissor é dividido em feixes menores e independentes entre si, ocupando menor banda do que seria necessário se todo o sinal fosse enviado em um único canal. Na sequência, transmissores enviam esses feixes aos receptores através das antenas acopladas a eles. Esses feixes são enviados na mesma frequência, e serão recuperados pelos receptores, que ficarão responsáveis por reagrupá-los em um único sinal.

Devido à provável presença de variados obstáculos (paredes, árvores, prédios, etc.) no percurso dos feixes transmitidos, percebe-se o efeito da propagação por múltiplos caminhos, originado da reflexão dos feixes após a colisão destes com tais obstáculos. Quando os feixes alcançam a base receptora, eles normalmente chegam desordenados, com valores de amplitude e fase aleatórios e diferentes um entre si. Nos aparelhos do padrão 802.11g, os sinais mais fracos eram considerados como ruído e apenas o mais forte era utilizado para a interpretação.

No entanto, os aparelhos dotados da tecnologia MIMO transfomaram essa propagação por variados caminhos em uma vantagem, utilizando os valores aleatórios de amplitude e fase a seu favor. Os receptores MIMO possuem filtros superpostos para a ponderação do espaço físico, onde cada filtro é responsável por extrair um dos feixes recebidos por meio da anulação espacial dos feixes restantes. Essa filtragem não só permite o ganho de qualidade no sinal, como também adiciona técnicas para controle de redução do enfraquecimento (desvanecimento) do sinal.

Após a filtragem dos feixes recuperados, baseado na direção de chegada e nos respectivos valores de amplitude e fase, eles são reagrupados no sinal que será utilizado pelo receptor.