无线通信终端只有具备很好的辐射射频特性才能保证良好的通信服务质量。随着多天线技术的应用，多天线终端设备及其射频(RF)性能的测试显得尤为重要。其中OTA测试方式在GSM、WCDMA等单天线设备测试中得到了学术及产业界的认可。而目前尚无针对MIMO测试问题的相关设计和有效评估MIMO无线设备射频性能的OTA测试方案。探索研究能够创建真实无线传输环境，并对多天线设备射频性能有效评估的MIMO-OTA测试系统，已成为当前理论研究和测试领域的热点之一。　　本论文深入研究了MIMO-OTA的需求分析，基于多天线通信系统平台，结合信道建模，设备天线阵列方向性和角度估计策略进行仿真，对比分析了设备天线辐射性能对整个通信系统性能的影响。接着，为了更好的监测设备天线在三维空间下的整机性能，结合现有实验条件与环境，针对CTIA提出的有关标准及协议，完成了单点的OTA测试平台的搭建与校验，并实现了移动终端三维空间下的辐射性能测试，给出了相应的测试结果。　　最后针对不同的应用需求，本文提出了关于MIMO-OTA测试系统建设的三个方案。(1) MIMO-OTA测试系统改造建设方案，该方案实现了单点OTA测试系统向MIMO-OTA测试系统的改造升级。(2)多天线信道环境模拟方案，该方案通过利用多径分组法和探针天线分配法，可真实地还原多天线信道环境，有利于新的信道算法和信道模型的研究。(3)多天线通信系统空间性能验证方案，该方案基于开放接口的软件无线电原型系统，通过利用待测因子与参考因子的逻辑切换，可实现对多天线系统空间性能多层次多方位的验证测试。