本文主要探讨了12元MIMO多天线结构在室外丰富散射环境下的性能，并探讨了天线间互耦效应对MIMO系统性能的影响。首先给出了多元偶极子MIMO天线室外三维交叉多极化双环模型，并分别给出了平均功率分配和注水算法功率分配条件下，平均信道增益、注水算法有效信道数和平均信道容量的三个性能评价指标。然后分析了MIMO立方体12元天线结构，首先创新性地使用感应电动势法推导了通用的互阻抗矩阵显式表达式，并讨论其可行性；通过软件仿真，计算MIMO立方体天线在室外三维交叉多极化双环模型下的性能表现；仿真表明，在注水算法下，MIMO立方体天线平均有效信道数平均在11左右（理论最大值为12），已经非常接近独立同分布瑞利衰落信道的值；当天线长度为半波长时，其平均信道容量在信噪比为20dB时达到了58.6bit/s/Hz；MIMO立方体天线间的互耦效应在天线间距小于0.3波长时，能够产生一定的角度分集效果，反而提高了系统的信道容量；MIMO立方体天线结构和圆阵天线结构相比，能充分利用天线间的距离分集、极化分集和角度分集，最大限度地提高系统容量。最后创新性地提出了一种MIMO正八面体天线结构，分别推导了MIMO正八面体各种天线位置关系间的互阻抗的显式表达式；使用三维交叉多极化MIMO室外模型，对MIMO正八面体天线的性能进行了计算；仿真表明，MIMO正八面体天线结构和MIMO立方体天线结构相比，体积不足其50%，但其平均信道容量能达到MIMO立方体的90%。