浅海水声信道是一种极其复杂的、带宽有限的时频双扩展信道。而移动水声信道除了要考虑多途扩展、频率选择性衰落等影响外,还需要考虑多普勒效应、信道时变的影响。这些问题共同构成了目前移动水声通信亟待解决的难题。扩频通信是一种抗干扰能力强、隐蔽性好的通信体制,长期以来受到了军事通信、保密通信的青睐。但是,扩频系统码元周期长,抗多普勒能力差,在时变信道中性能下降严重。因此,研究在多普勒-时延双扩展水声信道下的扩频系统接收机算法,让扩频系统在移动水声通信中发挥出优势具有实用价值。本文将针对多普勒-时延双扩展水声信道的估计问题和扩频接收机算法展开研究。首先,本文分析了浅海水声信道的物理特性和移动水声通信信道特性。针对多普勒效应和时变多途扩展干扰,本文在通信系统的接收端,先对水声信道时延-多普勒函数进行估计和补偿。文中研究了基于分数阶傅里叶变换的信道时延-多普勒函数估计、基于窄带信号互模糊度函数的信道时延-多普勒估计和基于直扩信号结构的多普勒估计三种方法。其次,针对多普勒补偿后残留的载波相位扰动,本文研究了更加稳健的接收机算法,涵盖直扩系统、M元系统、循环移位扩频系统、组合扩频系统和M元循环移位扩频系统。本文对常用的扩频序列的相关性进行了讨论,力图在不同的应用背景下,选择合适的扩频序列;针对直扩系统,提出改进的差分能量检测器技术、双差分相关检测器技术来抑制和抵消残留的快速相位跳变;针对广义M元扩频系统,以M元能量检测器为基础,通过将残留相位跳变转换为实数的方法降低其带来的麻烦;改进M元能量检测器,针对M元循环移位扩频提出频域能量检测器技术;针对浅海信道可能存在的大多途扩展问题,使用时间反转镜辅助这些接收机算法,使其达到更好的效果,并结合矢量信号处理算法,提出改进的矢量时间反转镜算法。最后,本文在多个水域对所研究的算法进行了试验验证,本文研究的主要目的,就是为移动扩频通信提供可靠的时延-多普勒估计与补偿以及扩频接收机算法。通过定点和移动水声通信试验,本文提出的各个算法的稳定性和可靠性得以验证。