海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道。信道通带窄、多途干扰强、信号起伏衰落严重是水声信息高速可靠传输的主要障碍，因此如何在水声信道中高速率准确地传输数据，已经成为目前的热门课题。正交频分复用技术(OFDM)是近年来数字通信中的一种并行传输新技术，OFDM既有较高的频带利用率，也有较高的传输速率，在不使用复杂的信道均衡技术的条件下仍然可以较好地克服接收时由多径效应带来的码间串扰(ISI)。但是，OFDM对载波频偏非常敏感，很小的载波频偏都会严重影响OFDM系统性能。本文就针对这个问题深入研究了OFDM技术中的频率同步和信道估计问题，建立了基于OFDM技术的水声通信系统，并对本文提到的技术进行了仿真，结果表明系统有效，方法可行。全文的主要工作和研究成果包括以下几个方面： 1) 在研究OFDM技术基本理论的基础上设计了OFDM水声通信系统，给出了系统结构框图和各模块的仿真模型，其中主要包括Doppler频偏估计及补偿、符号定时同步、载波频偏估计及补偿和信道估计。 2) 主要解决了由发射机和接收机之间的相对运动引起的Doppler频偏问题。采用了一种频域进行差分检测的最大Doppler频偏估计方法。建立了存在Doppler扩展的Rayleigh信道模型，并在此仿真信道下对这种Doppler频偏估计方法进行了仿真。这种估计方法精度较高，在低信噪比下估计效果也较好，特别适用于水声通信。 3) 研究了同时利用CP(循环前缀)集相关特性和能量差分特性的符号定时同步方法，这种方法可以消除频率偏差对符号同步的影响，提高了同步效果，系统性能得到很大改善。 4) 主要解决了由发射机和接收机之间频率同步误差引起的载波频率偏移的影响。对几种载波频偏估计方法进行了仿真比较，并提出一种反馈估计方法对系统进行载波频偏同步。这种方法克服了其它几种方法不能同时满足估计范围广、精度高、运算复杂度小三者的缺点，并且对符号同步误差的容忍度也很好，使同步效果有了进一步提高。 5) 主要解决了对多径衰落信道的估计与均衡。采用了适用于时不变信道的块状导频进行信道估计，并采用LS准则获得导频位置的信道信息，再用一阶线性