随着集成电路技术的迅速发展，人们对于高清影视和视频通信等需求质量逐渐增加，在技术日益成熟和市场热切呼唤的背景下，H.264协议应运而生，虽然符合H.264协议的编解码器拥有出色的压缩率，但同时存在算法复杂度高等特点，这使得编解码器的设计和验证难度随着协议的更新和功能的扩充而不断加大。本文首先分析论证H.264视频解码器帧间预测过程中运动矢量预测的重要意义，以码流数据的产生和转换的生命周期为线索，介绍编码器、解码器的各个模块的工作原理、解码器帧间预测过程，分别对运动矢量MV（motion vector）预测的算法和存储两大设计难点进行分析和优化。在算法方面根据解码器MV预测的工作流程，按照功能划分模块的基本单元，提出模块总体结构，并在此基础上设计端口和时序，在协议规定的基础上实现相邻模块定位和有效性判断，将通过直接预测或中值运算得到的运动矢量预测与码流中的残差叠加实现MV的输出。在存储方面，通过对解码过程的深入分析，提出分级优化机制和分组优化存储法，从而大幅降低存储资源的占用，另一方面对于高清视频解码的实际需求进行分析并提出相应的设计方案。最后综合所有分析进行模块的设计，得到支持高清的H.264视频解码器MV预测模块。验证工作中首先通过学习和分析常用的验证策略和方法，结合实际情况选取基于灰盒测试的动态软件仿真的功能验证和基于FPGA的验证方法。将设计的预测模块更新到实验室课题组设计的高清视频解码器中，在软件环境下进行功能验证；使用课题组搭建的SoC平台，完成MV模块的基于FPGA的实现，通过软件与硬件两种验证手段，最终确认设计的正确性。