信息时代的发展让人们已经不能只满足于在陆地上的通信了,很多人致力于研究深空通信和深海通信,未来的通信时代将会是水、陆、空结合的通信时代,我们可以真正意义上实现随时随处通信。人们使用水声通信技术来达到传输消息的目的随着对海洋资源认识的发展也越加深刻。水声通信不仅频带十分受限,而且用来传播信息的水介质本身在不同时间、不同地区都在变化中,声音在水中的传输比较慢,水介质的流动性、水中生物的噪声、水面起伏的散射,导致水声信道的环境十分复杂,使得陆地上应用很成熟的通信技术也未必能够直接应用在水下通信中,需要根据水声信道的特性做出一些改变,本论文主要考虑的是更精准的同步和多普勒补偿。本文将分别从理论仿真和实际实验数据处理两个方面着手研究基于OFDM的水下通信系统。本文将卷积信道编码融合到OFDM中提高了通信的可靠性,利用QPSK调制让OFDM符号具有更强的抗干扰性以抵御水声信道的多径效应,添加帧前训练序列和插入导频来辅助完成接收处理的同步、信道估计、多普勒补偿等问题,设计的发射结构充分利用了OFDM的抗多径干扰、高速并行传输以及较高的频带利用率等特性,改善了水声信道时变和信道带宽窄等问题。通过仿真设计接收模块对发射数据整体结构进行了验证,发射信号通过模拟信道传输并解调的误码率达到了10-4到10-5,块误码率达到了10-2到10-3。2015年6月30日,于千岛湖完成了水下实验测试,将设计的发射信号用于水下传输,并且分别在近距离、远距离以及不同时间采集了多组实验接收数据用于研究接收处理各模块的性能,实际测试了设计方案的优缺点。本文主要针对水声通信面临的同步不准确和多普勒频移严重这两个问题,重点研究比较了不同的同步方法和多普勒补偿的方法。在接收端处理同步的过程中,训练序列互相关的方法要优于接收信号自相关的方法,但是实际中自相关的方法更容易实现;在实际数据解调的多普勒补偿中,分为训练序列粗估计和空子载波细估计两个步骤来实现效果会比较好,可以使系统的误码率性能得到明显改善,提高通信的质量,实现可靠的数据传输。