近年来,对海洋的开发与利用引起了各国重视,水声通信也因此得到了越来越高的关注并朝着高速、移动、组网的方向发展。受恶劣海洋环境影响,水声通信系统具有高时延、低码率、高误码率的特点。正交频分复用(OFDM)技术是一种高频带利用率的调制方式,在水下声通信中得到了较多的关注与应用。本文将对OFDM技术应用于移动水声通信时多普勒估计与补偿等问题展开研究,主要工作分为以下几个方面:首先,对水声OFDM系统进行理论分析及建模仿真。在明确其原理、技术优势和缺陷的基础之上,分析了水声OFDM通信系统的关键技术,研究了保护间隔与循环前缀、信道编码与译码等技术环节的作用及其对系统的影响。在此基础之上,对水声信道环境下OFDM系统进行参数选取与系统设计,通过仿真给出系统的性能对比,验证了系统有效性。然后,对水声信道环境及其建模方法进行研究,分析了水声信道的主要特征以及其对水声通信的影响。介绍了水声信道建模中常用的射线声学理论与基于其改进的高斯束理论,引入了BELLHOP信道建模工具,通过配置环境文件求解信道参数。利用其输出文件建立起时变水声信道模型,加入了信道时变与多普勒频移特性,为后续研究内容做好铺垫。最后,研究时变水声信道引起的OFDM系统多普勒频移问题,分析了其对水声OFDM系统的影响,并提出了补偿方案。对现有的补偿方法展开分析,总结了两类宽带多普勒频移估计方法和三种窄带多普勒频移估计方法。针对现有方法的不足,提出了对水声OFDM系统多普勒估计与补偿的改进方案,通过构建不同的代价函数来完成估计,并对所提方法进行了仿真分析。通过研究分析表明,改进的水声OFDM系统多普勒估计与补偿方法可以有效应对时变水声信道所带来的多普勒效应,在估计精度与估计范围方面提升了现有估计方法的性能。本研究成果可应用于水下移动OFDM通信系统,具有一定的理论意义和工程价值。