多载波系统是当今水声通信的热点研究方向,其利用循环前缀（Cyclic Prefix,CP）拥有了优秀的抗多径性能,但是其采用的矩形窗带外衰减过慢,导致受多普勒效应干扰明显,且CP的使用也降低了系统的信息传输速率。水声信道复杂且变化快速,存在明显的多普勒效应,后者极大限制多载波通信技术在水声通信中的应用。而滤波器组多载波（Filter Bank Multi-Carrier,FBMC）系统既有良好的抗多径能力,又拥有有效的抗多普勒能力,无CP又保证了系统的高速传输速率。但是FBMC也有其不足之处,原型滤波器的引入使得系统只能保持实数域正交,这给水声FBMC接收机的设计带来困难。FBMC系统拥有在水声通信中的应用潜力,但是目前很少有相关学者研究该系统在水声通信中的性能。本文对水声FBMC系统的设计及抗多普勒的性能进行了分析,研究在水声通信中新多载波通信方案的可行性。论文研究了FBMC系统应用于水声通信的基本框架以及关键技术。包括原型滤波器的设计、实现方式、OQAM调制算法。对于水声通信多径数目大、多径时延长的特点,研究了适用的接收机技术。分析LS算法无法克服水声FBMC系统中固有干扰的问题,采用能有效克服固有干扰的IAM信道估计算法。分析了ZF均衡和MMSE均衡算法没有考虑水声FBMC系统中固有干扰的问题,引入了一种在一定程度上克服固有干扰的EIC均衡算法,并对比了这些算法在多径数目大、多径时延长条件下的性能。对于水声多载波系统中的大多普勒效应问题,分析了两种前导信号在水声FBMC系统中多普勒粗估计的性能,并得出了CP-OFDM信号性能最优、时效性最好的结论。采用三次插值算法取代传统线性插值算法进行多普勒粗补偿,减小谐波能量的产生。在多普勒细估计中,分析基于空子载波能量最小化算法在水声FBMC系统应用中受固有干扰影响的问题。并根据这一问题,提出IAM-NVE导频,提升该算法在水声FBMC系统中的性能,该导频还能有效提高水声FBMC系统噪声方差估计的准确度。在基于试验获取的信道下进行仿真实验,证明FBMC系统在抗多普勒频移能力方面明显优于水声OFDM系统,为下一步海洋试验以及未来新型多载波水声通信提供了新的解决方案和理论基础。