MIMO is in feite radioantennetechnologie omdat er meerdere antennes worden gebruikt bij de zender en ontvanger om een verscheidenheid aan signaalpaden mogelijk te maken om de gegevens te verzenden, waarbij voor elke antenne afzonderlijke paden worden geselecteerd, zodat meerdere signaalpaden kunnen worden gebruikt.
Het basismechanisme achter MIMO is lineaire algebra. Als we b.v. N (=2) signalen S0, S1 verzenden via twee antennes en het signaal ontvangen op M (=2) antennes R0, R1, dan kunnen we invoervector S.S en uitvoer R als vectoren behandelen.
Elke antenne ontvangt in principe de superpositie van elke ingangsantenne.
Tijdens de voortplanting van ingangs- naar uitgangsantenne zal er sprake zijn van verzwakking, tijdsvertraging en additieve ruis die ook kan worden beschreven door een vector N.
MIMO-radar is een sleuteltechnologie voor het verbeteren van de hoekresolutie (ruimtelijke resolutie) van mmwave-radars.
Dit kan worden gemodelleerd door complexe factoren hik, waarbij de fase wordt bepaald door de tijdsvertraging en de norm de amplitudeverzwakking vertegenwoordigt.
We eindigen met een matrix H die invoer verbindt met uitvoervector. De ontvanger moet nu de matrix H inverteren om de oorspronkelijke ingangssignaalvector S te herstellen. Van groot belang is om de matrix H zo te houden dat deze kan worden geïnverteerd. Als het enkelvoudig is, zal MIMO niet werken. Gewoonlijk zijn de ingangssignalen S aan de ontvangerzijde voorgecodeerd om precies dit te verbeteren.