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进入21世纪后,人们不断加大对海洋探索的力度。近年来,水下自主航行器(AUV)等移动平台的广泛发展和应用,给水声通信技术提出了新的需求和挑战。由于收发端之间的相对运动,一般来说,浅海水声信道可以建模成一种时延-多普勒双扩展信道模型,通信过程中的多径效应以及多普勒效应是制约通信质量的主要因素。为了满足对水声通信的速率和稳健性的要求,本文结合水声OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术和 Chirp扩频技术,研究适用于AUV等水下可移动平台的水声通信技术。本文首先介绍了浅海水声信道的基本特征,然后分别对静态多径水声信道以及时延多普勒双扩展的动态水声信道进行数学建模,为后续仿真分析奠定基础。然后,本文介绍了 CSS-OFDM(Chirp Spread Spectrum OFDM)系统的实现方式,并在接收端引入单阵元的虚拟时间反转镜(Virtual Time Reversal Mirror)技术。静态多径水声信道下的仿真以及水池中的定点通信实验均证明了 CSS-OFDM系统比常规OFDM在抵抗信道频率深衰落点上的优势以及VTRM技术可以作为CSS-OFDM系统的一种简单且有效的均衡方式。针对收发端相对运动的情况,本文在时延多普勒双扩展水声信道模型下对CSS-OFDM符号收发端关系式进行了准确的理论推导,利用收发端之间的关系提出了一种基于CSS-OFDM前后端导频符号的时变水声信道估计方法,通过多径时延的变化反推出各条多径的残余多普勒因子,对重采样后时变信道的估计更加准确。接着利用时变信道估计的结果,将静态VTRM均衡技术扩展至时变情况下,假设重采样后每个符号块时间内信道为近似时不变的,逐符号进行均衡,从而能有效避免信道的失配。仿真及湖试实验均表明本文提出的时变信道估计方法以及时变VTRM均衡方法的有效性。对比同样条件下的常规OFDM系统,CSS-OFDM系统能更好的对抗多普勒。针对CSS-OFDM符号中存在的峰均功率比过高的问题,本文提出了基于循环移位Chu序列的并行组合编码法来有效的降低系统的PAPR(Peak to Average Power Ratio)上限。通过仿真和湖试实验结果验证了此编码方法与CSS-OFDM相结合的可行性。