水声通信和组网技术是当今水声通信领域的研究热点。本文在分析水声信道特性的基础上,设计了一套基于零填充保护间隔、码扩的正交频分复用(ZP-CS-OFDM)技术的水声通信中继系统,实现水下自主探测节点与中心节点之间的实时数据传输和简单组网。本文所做的主要工作和贡献如下:　　 1.对水声通信和组网的关键技术进行了研究。根据水声通信网络的特点,提出了相应的网络体系结构。分析了水声信道遇到的问题,提出了采用ZP-CS-OFDM技术的解决方案,并设计了相应的发射信号形式。基于软件无线电的思想,针对宽带水声通信系统,提出了可靠的相干数字化接收机方案。针对宽带水声通信遇到的多普勒效应问题,提出了一种鲁棒的利用多音频信号估计多普勒因子的新方法。根据水声信道的稀疏特性,提出了一种新的估计精度更高的稀疏信道估计方法。该方法通过在系统中插入少数导频,利用阶数递归的正交匹配追踪(OR-OMP)算法重构信道的非零系数,避免了直接对矩阵求逆,降低了计算复杂度,有利于工程实现。　　 2.设计并实现了一套基于ZP-CS-OFDM技术,可在多个自主探测节点和中心节点之间进行数据中继传输的水声通信中继系统,并对系统的总体设计方案和软硬件部分进行了具体讨论。　　 3.水声通信试验研究。针对ZP-CS-OFDM系统的关键技术和整体性能,分别进行了水池试验和海上试验。数据处理结果充分验证了本文所提出的基于多音频信号的多普勒估计算法和阶数递归的正交匹配追踪算法的有效性和稳定性。试验结果表明,该系统能以较低发射声源级和误比特率,在浅海水域实现通信距离为3.7km、有效数据传输速率为187.5bps的数据传输。