随着4G用户总量的快速增长和高清语音、视频业务的快速普及，未来网络流量的爆发式增长和有限的频谱资源之间的矛盾将愈加突出。3D-MIMO利用空分复用技术，可支持16个终端共享相同的时间、频率资源，将频谱效率提升4~6倍，有效缓解流量激增和频谱受限之间的矛盾。
当前无线网络发展，呈现出热点更热的趋势，20%的区域已经承载了70%的流量。城区CBD、商业中心等核心区域，一方面用户集中、业务需求量大，另一方面存在高楼遮挡、深度覆盖不足等问题。3D-MIMO技术提供更高维度的空分复用、更强的波束赋形能力，可有效应对这些复杂场景。
3D-MIMO中的关键技术空分复用，又称空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA)，在中国提出的第三代移动通信标准TD-SCDMA中就引入了SDMA。根据多天线技术原理，空分复用是多个用户共享时频资源，通过空域信道特征区分多个用户的信号，同时通过精确的信道相关性估计、用户配对、干扰抑制赋形等降低多用户之间的干扰。
现网TD-LTE 8天线宏站可以支持4流空分复用，而3D-MIMO引入大规模阵列天线技术，使得空域16流、32流或更多流复用成为可能。
在热点区域，用户数多且用户在三维空间分布范围大，结合精确的信道估计、用户配对算法，即可实现空域16层及以上的视频资源空分复用，让无线网络的频谱效率再上一个台阶。
由于大规模阵列技术的引入，3D-MIMO系统能够在三维空间产生灵活指向用户的非常窄的波束，这种极窄波束意味着在有效抑制对复用用户干扰、不损失服务用户主瓣方向能量的前提下，在整个三维空间，3D-MIMO的大规模天线系统可提供最大复用层数，可实现天线数量的空分复用能力。
从技术标准的角度，3D-MIMO实现16流空分复用，不需要定义新的标准规范，完全兼容现网4G终端，即基于现网终端就可以实现多用户配对，共享信道资源。
从工程实现的角度，一方面，随着天线数和用户数的增加，对信道估计、用户配对和信号处理等算法都提出更高要求。保证空分复用性能的关键在于准确地估计多用户信道响应和高精度实时求取用户间空域干扰抑制赋形权值。
另一方面，3D-MIMO系统对中射频硬件也提出了新的挑战。提高天线设计集成度，在有限的天面空间中置放更多的天线阵子和射频通道。随着空分复用用户数的增加，对中射频硬件的通路一致性指标也提出了更高要求。
