En l’última dècada, un dels avanços tecnològics més importants que han fet culminar la nova generació de banda ampla inalàmbrica és la comunicació mitjançant sistemes de múltiples entrades i múltiples eixides (MIMO). Les tecnologies MIMO han estat adoptades per molts estàndards sense fils com ara Long Term Evolution (LTE), Wordlwide interoperability for Microwave Access (WiMAX) i Wireless Local Area Network (WLAN). Això es deu principalment a la seua capacitat d’augmentar la màxima velocitat de transmissió, juntament amb la fiabilitat assolida i la cobertura de les comunicacions sense fils actuals, tot aço sense la necessitat d’ample de banda extra ni de potència de transmisió addicional. No obstant això, els avantatges proporcionats pels sistemes MIMO es produeixen a costa d’un important augment dels costos d’implementació de múltiples antenes així com de la complexitat del receptor, la qual té un gran impacte sobre el consum energètic. Per aquesta raò, el disseny de receptors de baixa complexitat és un tema important que s’abordarà al llarg d’aquesta tesi.
En primer lloc, s’investiga l’ús de tècniques de preprocessat de la matriu de canal MIMO bé per disminuir el cost computacional de descodificadors òptims o bé per millorar les prestacions de detectors subòptims lineals, de cancel·lació successiva d’interferències (SIC) o de recerca en arbre. Es presenta una descripció detallada de dues tècniques de preprocessat àmpliament utilitzades: el mètode de Lenstra, Lenstra, Lovasz (LLL) per a lattice reduction (LR) i l’algorisme VBLAST ZF-DFE. Tant la complexitat com les prestacions d’ambdós mètodes s’han avaluat i comparat. Amés, es proposa una implementació de baix cost de l’algorisme VBLAST ZF-DFE, la qual s’inclou en la avaluació.
En segon lloc, s’ha desenvolupat un detector MIMO basat en recerca en arbre de baixa complexitat, denominat detector K-Best d’amplitud variable (VB K-Best). La idea principal d’aquest mètode és aprofitar l’impacte del nombre de condició de la matriu de canal sobre la detecció de dades per tal de disminuir la complexitat dels sistemes de detecció anteriorment proposats. El valor del paràmetre K es varia depenent del nombre de condició del canal. L’esquema proposat inclou una etapa de estimació del nombre de condició de baixa complexitat i un mètode de selecció del llindar. Els resultats demostren que el sistema proposat té menor complexitat mitjanaque un detector K-Best fix de prestacions similars. Amés, es proposa un segon esquema de detecció que utilitza el llindar en el nombre de condició per evitar dur a terme una etapa de LR quan el canal ja té un nombre de condició prou bo. D’aquesta manera, s’evita un elevat nombre d’execucions de l’algorisme LR mantenint bones prestacions. 
A la tercera part d’aquesta tesi es presenten diverses contribucions relacionades amb l’ús de LR en sistemes de comunicacions MIMO. En primer lloc, s’investiga la combinació de LR amb l’algorisme K-Best i es proposen implementacions alternatives per millorar les desenvolupades anteriorment. Es proposa un algorisme LLL estès per donar suport a la part de preprocessat d’alguns esquemes K-Best amb LR. Per últim, aquest algorisme LLL estès s’ha explotat per reduir el cost computacional de diversos mètodes de precodificació MIMO basats en LR. Amés, els algorismes de precodificació de senyal més utilitzats s’han avaluat i comparat en termes de cost computacional i prestacions. A continuació s’aborda el problema de la detecció soft eficient en sistemes MIMO amb modulació codificada de bits entrellaçats (MIMO-BICM). Es proposa un demodulador eficient de complexitat fixa per a sistemes que treballen amb informaci´o de fiabilitat quantificada. Aquest esquema redueix la complexitat dels algorismes proposats prèviament mitjançant la combinació de dues estratègies: un algorisme de poda basat en quantificació i una poda basada en clipping. Els resultats després de quantificació revelen que s’aconsegueix una reducció important de la complexitat amb una degradació marginal de les prestacions. 
L’última part de la tesi està destinada a l’ús d’unitats gràfiques de procés (GPU) per a la implementació eficient de receptors per a sistemes MIMO. S’han implementat en GPU algorismes de complexitat fixa tant amb eixides hard com soft. Els resultats mostren que les implementacions propostes disminueixen considerablement el temps de còmput requerit per l’ètapa de detecció de dades en sistemes MIMO respecte a la implementació convencional en CPU. D’altra banda, s’ha desenvolupat un algorisme soft totalment parallel amb una etapa de preprocessat adequada per a implementació en GPU. De nou es compara el temps d’execució de la implementació en GPU amb el temps d’execució en una CPU d’alt rendiment, mostrant que la GPU supera la CPU. Amés, els throughputs de tots els algorismes demostren ser superiors als d’altres implementacions recents, alhora que garanteixen unes prestacions de detecció quasi òptimes.