W LTE można wykorzystywać różne szerokości pasma (inaczej niż w UMTS, gdzie używa się stałego 5 MHz widma), co bezpośrednio wiąże się z szybkością przesyłania danych. Do dyspozycji są: 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz. W zależności od konkretnej implementacji w użyciu jest od 72 (przy 1,4 MHz) do 1200 (przy 20 MHz) podnośnych, mogących przesyłać 15 ks/s (kilosymboli na sekundę). W łączu w dół w LTE stosowane są modulacje: QPSK, 16QAM i 64QAM. Ostatnia z wielowartościowych modulacji koduje jeden symbol za pomocą sześciu bitów (2^6=64QAM), co pozwala uzyskać szybkość przesyłania danych na poziomie 108 Mb/s (1200 podnośnych * 15 ks/s * 6 bitów/symbol).

Wartości oscylujące wokół 100 Mb/s w kierunku do abonenta są często utożsamiane i przypisywane LTE, nie stanowią jednak granicy samej technologii. Dzięki zastosowaniu rozwiązania MIMO, polegającego na wykorzystaniu transmisji wieloantenowej w sieci LTE, możliwe jest przesyłanie danych z szybkościami sięgającymi 326,4 Mb/s. Jest to osiągalne przy ustawieniu konfiguracji 4x4 (cztery anteny nadawcze w stacji przekaźnikowej i cztery odbiorcze w terminalu użytkownika). O ile jednak w przypadku infrastruktury operatora postawienie czterech anten obsługujących mały sektor można sobie wyobrazić, o tyle korzystanie przez klienta np. z telefonu komórkowego wyposażonego w cztery anteny może stanowić poważny problem. Rozwiązanie pośrednie i najczęściej wykorzystywane w LTE, jakim jest MIMO 2x2, pozwala uzyskiwać teoretyczne przepływności na poziomie 172,8 Mb/s.

W licznych badaniach MIMO wykazuje liniową zależność przepustowości kanału od liczby anten - również i z tego względu rozwiązanie to zyskuje zwolenników. Należy przy tym pamiętać o odpowiedniej budowie i rozmieszczeniu anten, bo tylko wówczas da się osiągnąć przewidywane rezultaty. W przypadku technologii wcześniejszych (SIMO - Single Input Multiple Output, MISO - Multiple Output Single Input) wzrost pojemności kanału wraz ze zwiększającą się liczbą anten nie jest już tak znaczny (przyjmuje charakterystykę logarytmiczną).

Technologia MIMO nie jest przypisana do LTE, występuje także w systemach WiMAX (802.16e) czy Wi-Fi (802.11n). Powiązana z OFDM stanowi znaczne usprawnienie bezprzewodowego przesyłania danych i dodatnio wpływa na jakość sygnału (paradoksalnie, korzystny efekt daje niepożądana w wielu systemach wielodrogowość sygnału). Dzięki zastosowaniu tzw. dywersyfikacji przestrzennej (space diversity) - zarówno do nadawania, jak i odbioru - można dodatkowo poprawić jakości transmisji. Optymalizacja współczynnika SNR (Signal to Noise Radio) pozwala otrzymywać tę samą stopę błędów BER (Bit Error Ratio), nawet w bardziej "zaszumionym" środowisku.

Long Term Evolution to także zmodyfikowana technologia przesyłania danych od abonenta (uplink). Aby połączyć użytkownika z bazą, wykorzystuje się SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access). Decydując się na rezygnację z OFDM w łączu w górę, wzięto pod uwagę przede wszystkim wysoką wartość współczynnika PAPR (Power to Average Power Ratio), określającego stosunek mocy szczytowej do mocy średniej symbolu OFDM. Problem wysokiego PAPR występuje, gdy operator przesyła sygnał na wielu nośnych. Próbki takiego sygnału mają w dziedzinie czasu rozkład Gaussowski, ich amplitudy będą w większości małe. Część amplitud symboli będzie jednak mocno zawyżała średnią, co może w konsekwencji spowodować problemy z utrzymaniem odpowiednich charakterystyk pasma. Pewnym wyjściem jest zastosowanie skomplikowanych i drogich wzmacniaczy po stronie operatora, ale nie rozwiązuje to problemu po stronie użytkownika, który - z przyczyn oczywistych - nie dysponuje elementami elektronicznymi wysokiej jakości w swoim terminalu. SC-FDMA, dzięki użyciu tylko jednej nośnej, minimalizuje wpływ PAPR na realizację połączeń. Między innymi z tego powodu technologia ta jest "energooszczędna" i pozwala wydłużyć czas pracy urządzenia abonenta.