正交频分复用(OFDM)技术具有抗选择性衰落、频谱利用率高和抗窄带干扰等优点,成为近几年水声通信中研究的热点之一。但是OFDM系统对时间和频率同步非常敏感,特别是频率同步。同时,水下通信中使用的是低频宽带信号,多普勒效应对水下通信系统的影响非常严重。因此准确的时间、频率同步和优良的多普勒估计、补偿技术是基于OFDM的水声通信系统正常工作的前提。本文的主要内容如下:研究了两种数据帧到来时刻检测的方法:LFM脉冲相关检测和基于滑动窗口的能量检测法。符号定时同步和频率同步是OFDM系统的主要技术,文中分析了一些经典的数据辅助算法和盲算法,同时给出一种利用导频进行符号定时细同步算法,并改进了一种频率同步算法。针对OFDM的水下通信系统,文中设计了一种利用OFDM符号自身结构进行多普勒频移估计的方法,并且尝试使用频域插值法对OFDM水声通信系统中的多普勒频移进行补偿。最后,通过水池试验来验证数据帧检测算法、符号定时同步算法、频率估计算法在水声信道中的性能。