无线移动通信空间略有变动就可能出现较大的场强变化。当使用多个接收信道时，它们受到的衰落影响是不相关的，且二者在同一时刻处于衰落最低点的可能性很小，因此这一设想引出了在发射端用一副天线，而在接收端使用多副接收天线，独立地接收同一信号，再合并输出，由此衰落的程度能大大地被减小。空间分集合成分为空间分集发送和空间分集接收合成两个子系统。

空间分集合成是利用电磁场强随空间的随机变化实现的，空间距离越大，多径传播的差异就越大，接收场强的相关性就越小。这里的相关性是个统计术语，表明信号间相似的程度，因此必须确定必要的空间距离。接收端天线之间的距离（为工作波长），以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，即当某一副接收天线的输出信号很低时，其他接收天线的输出则不一定在同一时刻也出现幅度低的现象，两路接收信号经时延、相位或幅度调整后，将按一定的规则进行合成，以减少电波衰落的影响，同时提高收信电平。典型的空间分集合成示意见图。

空间分集合成示意图

空间分集合成的目的在于减弱无线信号衰落效应，实际应用中设计一副以上的天线发射信号，并将发射信号设计成在不同的信道中保持独立的衰落，在接收端再对各路径信号进行合并，从而减少衰落的严重性。由于基站的复杂度较移动端限制少，且天线有足够空间，因此通常在基站端采用多副天线进行发射分集提高下行性能，在接收端采用一副天线进行接收。发射分集的成本代价相对于接收分集来说，是移动通信业务运营商和用户所能接受的；而且发射分集能够实现同一发射信号使多个移动台获得发射增益（支持点对多点发射），而传统的接收分集的发射增益只是针对一个移动台。在接收端经相应的合并电路，从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号。空间分集合成的优点是分集增益高，缺点是还需增加单独的接收天线。按照实际工程应用需要，空间分集合成早期以单发双收为主，后来逐步演进到多发多收、空时编码等，而5G研究的核心内容之一是海量天线，发射天线多达256副。