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随着MIMO通信技术的发展,MIMO设备的广泛使用,对于MIMO设备的整机性能测试变得越来越重要。MIMO OTA测试方法能很好地测试MIMO设备的整机性能,得到了工业界、学术界的广泛关注。目前,工业界和学术界都在致力于研究MIMO OTA测试规范,统一MIMO OTA测试的标准方法。在目前已有的三种MIMO OTA测试方法中,多探头微波暗室测试方案由于能精准地模拟真实无线信道的传播环境,已经得到了众多科研机构、设备制造厂商和运营商的认可。但是目前的三维多探头微波暗室测试方案还不够完善,在以下方面仍然存在需要改善的地方:(1)三维探头配置方案过于复杂,没有统一标准;(2)利用预衰落合成技术进行无线信道物理重构时,探头复权重计算算法存在缺陷,有时会得不到最优的探头权重值;(3)利用预衰落合成技术进行无线信道物理重构,对测试区域取样时,没有涵盖所有的测试区域,对于无线信道物理重构的精确度有影响。本论文主要针对上述的三个问题进行了研究,具体内容包括以下三点:(1)提出了一种新的三维探头配置方案。将所有探头分布在三个圆环上,利用暗室大小和探头环角度两个因子控制所有探头的具体位置。并且研究了不同的信道模型、不同测试区域大小、不同暗室大小和不同探头环角度对于无线信道物理重构精确度的影响。最后通过比较可以得出,对于某种特定的信道模型,当待测设备大小确定时,可以得到确定的暗室大小和探头环角度,达到最高的无线信道物理重构精确度。(2)在利用预衰落合成技术对于无线信道进行物理重构时,提出了利用模拟退火算法代理凸优化算法,求解探头的复权重,从而避免了了凸优化算法计算探头权重时,会陷入局部最优解的情况,直接求得全局最优解。(3)提出了一种改进的取样点取样方法。针对原有的对称取样方法只在测试区域球面上进行取点,不能涵盖整体的测试区域的缺点,提出了多重取样的观点,在球面取样的基础上,对于球形测试区域内部也进行取样,从而对于整体的球形测试区域的空间特性进行把握,提高整体的测试区域的物理重构的精确度。