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随着第四代移动通信研究热潮的兴起,多输入多输出(MIMO)技术成为研究热点。MIMO技术的研究重点之一是MIMO的信号检测,而球形译码(SD)算法能获得接近最大似然检测的性能,是目前最有前途的MIMO检测算法。本文针对SD算法的计算复杂度依赖于信噪比和信道条件的缺点,研究了固定复杂度的球形译码(FSD)算法,并提出了一种易于硬件实现的改进算法。通过对FSD算法中信道预处理的迭代计算改进为单次计算,改进后的计算量约为改进前的1/3,在误码率为10-5时分别采用16QAM和64QAM调制,改进后的输出硬判决的FSD(MFSD)算法性能比改进前分别降低了0.4和0.48dB,改进后的输出软判决的LFSD (MLFSD)算法BER性能比改进前分别降低了0.05和0.01dB。通过对MLFSD算法的树搜索采用简化的搜索分支配置,使其易于硬件实现,简化后的搜索分支数目仅为简化前的1/16,在误码率为10-5时分别采用16QAM和64QAM调制,简化后的MLFSD算法BER性能比简化前分别降低了0.6和0.58dB。本文针对简化后的MLFSD算法,从算法调整和硬件实现两方面设计和优化了硬件结构,在保持数据吞吐率不变的前提下降低了硬件资源的消耗。对于改进的信道预处理,其中间计算结果可以提供给乔里斯基分解和迫零均衡模块,减少了除法、伪逆矩阵求解和矩阵乘法运算的硬件资源消耗。对于乔里斯基分解模块,结合树搜索的计算公式消除了开方运算。对于树搜索,根据简化的搜索分支配置设计了并行结构,使得该硬件结构支持并行数据处理,通过对不同的调制方式选择不同数量的并行支路,可以实现硬件资源和数据吞吐率之间的折中。本文设计的矩阵求逆、矩阵并行乘法、乔里斯基分解在硬件架构上有一定的借鉴意义。最后,本文将MLFSD算法的硬件结构在Xilinx公司Virtex-7系列FPGA芯片XC7VX485T上实现。本文在Simulink平台上采用基于模型的设计方法,提高了HDL代码设计和验证的效率。在误码率为104时分别采用16QAM和64QAM调制,本文的球形译码器的FPGA实现BER性能比其浮点实现分别下降0.7和0.65dB,数据吞吐率达到1.08784Gbps,满足IMT-advanced标准的数据吞吐率要求。