海洋水声信道是一种极为复杂的时-空-频变参信道,并具有信道带宽窄、多径干扰强、信号衰落严重等特点,因此如何在海洋水声信道中实现数据的高速可靠传输成为世界性的研究难题。要保证信号在水声信道中可靠传输,除了应用先进的调制解调、信道均衡等技术外,还必须采用具有很好纠错性能的信道编码技术来进行差错控制,以进一步降低误码率。Turbo码是一种性能优异的信道编码方案,它在编码时巧妙地将交织器与递归系统卷积码结合起来,实现了近似随机编码的思想,并在译码时采用软输入软输出的迭代译码方法,在加性高斯白噪声信道下达到了接近香农限的纠错性能,是信道编码理论领域的一项重要研究成果。本文以提高水声通信中数据传输的可靠性为目标,对水声信道的特性、水声通信的原理与技术、Turbo码编码与迭代译码原理和如何用硬件描述语言实现Turbo编译码算法进行了深入研究。首先,本文对水声信道的特性和水声信道编码技术的研究现状做了介绍,并针对水声信道误码产生的随机错误和突发错误同时存在且以密集型突发错误为主的规律提出了将Turbo码作为信道纠错编码方案应用于水声通信技术中。其次,在参考了大量信道编码相关资料的基础上,对Turbo码编译码器的结构和组成、译码准则和软输出维特比算法(SOVA)做了深入研究,并且针对SOVA算法回溯过程运算量大的特点,提出了一种改进方案,其基本原理是在每个序列回溯之前增加一个判断过程,只对满足条件的序列进行回溯,这样在不影响纠错效果的前提下可以节省大量不必要的回溯操作,进而减少译码延时。在深入研究的基础上,对SOVA译码算法和影响其性能的编码长度、约束长度、迭代次数、码率、交织器等重要参数在不同的取值下做了Matlab仿真。再次,在综合考虑了仿真结果、综合性能、实现复杂程度、系统延时和系统兼容性等各个因素后,提出了一套用Altera公司的CycloneⅡ器件实现Turbo码编码和译码算法的方案,并详细介绍了方案整体和其各个组成部分,并说明如何降低编译码实现的复杂度和减少时延。最后,对课题来源中的水声无线传感器网络系统平台做了整体介绍,并说明了为提高通信性能在水声通信节点设计方面采取的措施,并对全文进行了总结与展望。