水下高速移动终端间的相互通信,是当前研究的热点之一,移动状态下的水声通信信道响应随着时间和频率都在变化,需要采用适当的通信体制和接收端信道处理算法克服信道的影响。采用正交频分复用(OFDM)的方式可以解决水下多径引起的符号间干扰(ISI),此外信道的估计和均衡是接收端信号处理的关键部分。本文主要研究面向导频数据辅助的迭代信道估计和均衡技术,信道估计模块利用导频和迭代软信息来跟踪信道响应,均衡器采用迭代均衡的方法来克服信道时变带来的影响。文章主要研究内容如下:首先,研究了水下声波的传输特性,基于BELLHOP实现了水声信道的仿真分析。由于实际水声信道复杂的变化特性,文章在BELLHOP的物理信道模型基础上结合时变瑞利衰落的统计模型,建立了水声信道的时变仿真模型,为下文研究信道估计和均衡算法提供了仿真背景。其次,针对水声信道的时变特性,研究了基于软信息的MMSE迭代信道均衡方案,迭代过程中生成符号软信息为符号的检测提供一个可靠性的度量,可以作为下一次迭代的先验信息,更有利用消除信道引起的ISI和子载波间干扰ICI。而迭代均衡一个最主要的问题就是计算复杂度的问题,为了进一步降低均衡复杂度,本文充分利用了时变信道频域矩阵的带状特性,在接收端对信道进行预处理后再进行迭代均衡。仿真结果和算法分析表明,在接收端对信道进行预处理后,既保证了系统性能,又大大降低了均衡复杂度。再次,为了获取时变水声信道的信道状态信息,文章假设在完成多普勒扩展的补偿之后利用基扩展模型(BEM)对残余的时变信道的参数进行拟合,实现时变水声信道的估计,分别实现了基于最小二乘(LS)和最小均方误差(MMSE)准则的BEM信道估计算法。为了进一步提升系统性能,结合前面的迭代均衡思想,将迭代均衡中的软符号信息作为辅助导频送入估计模块中,实现信道的迭代估计。仿真结果显示,基于BEM的信道估计算法可以实现时变水声信道的估计,并且将估计模块嵌入迭代均衡中以后,系统性能得到进一步的提升。最后,针对水声通信仿真验证的背景,结合LabView和matlab搭建了一套水声通信实验平台,并基于该平台进行了一些水箱实验。平台中搭载了一套完整的OFDM通信系统,可以实现基本的通信功能。试验中直接将收发换能器置于真实水下环境即可验证通信系统及相关算法在水下通信的真实性能。