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地球表面70%的区域是海洋,蕴藏了丰富的资源,但由于水下通信技术发展得十分缓慢,海洋资源的开发利用也是十分有限。在人类社会快速发展的今天,对资源的需求日益增大,陆地上的资源已逐渐显现出供不应求的趋势,在商业利益以及社会发展的驱动下,对海洋的开发势在必行。而海洋资源的开发利用的一大前提就是具有足够可靠的水下通信系统。可以预见未来对海洋的开发,必然极大地依赖于水声通信技术的发展。因此,海洋必将成为下一代产业革命和科技革命的主战场。但由于水声信道是一个极其复杂的带宽受限、噪声多样、多径复杂、时变剧烈的信道,建立一个可靠的水声通信系统十分具有挑战性。本论文研究的主要内容是高速水声通信系统中均衡器的设计,从研究水声信道的特性开始,分析水声信道的复杂多变性,然后研究了单载波频域均衡(SC-FDE)系统的基本原理,结合水声信道特性给出了SC-FDE系统关键参数的设计。并且根据水声信道时变特性较显著的特点,深入地研究了单载波频域迭代均衡(SC-IFDE)算法,SC-IFDE均衡器利用均衡后比特流的外信息反馈,迭代地处理同一个数据帧,逐步消除码间干扰,提升均衡效果。在迭代过程中,SC-IFDE均衡器首先利用反馈回来的先验信息对发送符号进行估计,然后对接收到的频域符号用MMSE准则进行非线性频域均衡,均衡输出的时域符号、畸变系数等传递给对数似然比计算器,计算均衡后比特流的外信息,以便反馈回输入端作为先验信息用于下一次迭代。此外,为了解决信道时变引起的信道估计不准确问题,在SC-IFDE系统中引入了信道跟踪模块,通过把一帧数据分割成足够小的子块来跟踪信道的变化。在信道跟踪模块与SC-IFDE结合方式中,根据对迭代过程中信道冲激响应的利用方式,分成基于分块递推信道跟踪的SC-IFDE系统和基于分块迭代信道跟踪的SC-IFDE系统。最后,本文使用项目组2012年进行的海洋实验采集的数据,对SC-IFDE系统的关键技术和性能进行研究验证,通过实验数据证明了SC-IFDE系统通过反馈均衡后比特流的外信息迭代处理,能逐步提升系统的误码性能。此外,还证明了基于分块迭代信道跟踪的SC-IFDE系统效果要优于基于分块递推信道跟踪的线性MMSE均衡系统和SC-IFDE系统。