随着海洋资源开发、环境监测、辅助导航、灾害预报和安全防卫等方面需求的日益增加，水下传感网络正逐步成为各国大力发展的重点。水下传感网络中移动平台的数据获取与传输离不开水声通信技术。水声通信的最大障碍在于水声信道。浅海水声通信信道被认为是当今最具挑战性的无线信道之一。本文针对浅海水声移动通信应用中所面临的复杂信道条件，对浅海水下移动通信信道的建模、仿真和估计方法进行研究。　　从浅海水声环境和信道特性切入，根据信道特点建立时变水声信道模型，并在此基础上设计了水下移动信道的仿真实现方法。首先设计了一种基于恒定路径多普勒的水下移动信道的准静态仿真方法。该方法快速、高效，适用于信道距离依赖性弱、平台速度较慢、信道变化相对稳定的情况。其中，对数字信号的时间尺度变换的实现方法进行了重点探讨，从精度、运算效率和内存消耗等角度考虑，给出了最佳的方案。接着，设计了一种基于多次声线追踪的水下移动信道的动态仿真方法。该仿真方法在确保精度的前提下，通过二维插值提高了仿真的运行效率。该方法适用于信道界面起伏较大、平台移动速度较快、信道变化不稳定的情况。　　随后，针对时延-多普勒双扩展水声通信信道，结合信道稀疏性，引入压缩感知技术，提出了一种基于网格优化的稀疏双扩展信道估计和跟踪方法。将分步估计策略和迭代一维二分网格优化手段结合起来，简化了双扩展信道的路径时延、多普勒和幅度参数的估计过程，降低了算法复杂度。数值仿真验证了所提出方法的有效性。仿真结果表明，所提出的方法可以得到比已有的分步正交匹配追踪估计方法稍好的性能，同时，计算量大为减少。　　最后，针对单载波频域均衡水声通信应用，提出了可分近似稀疏信道估计方法。该方法充分利用水声通信信道固有的时域稀疏特性，可有效抑制噪声对信道估计的干扰;通过可分近似迭代，将复杂的矩阵运算简化为各向量元素自身的标量运算，降低了算法的复杂度;再通过稀疏化和去偏处理，进一步提升了算法的估计精度。通过仿真和海试数据分析了所提出方法的性能。同传统方法相比，可分近似稀疏信道估计方法在精度和运算效率方面均有一定优势。此外，针对大多普勒扩展条件下常规相位校正方法对符号旋转相位跟踪能力不足的问题，提出了基于多项式拟合的符号相位校正方法。仿真结果表明，该校正方法能够显著提升符号旋转相位估计的精度，有助于降低误码率，提高通信系统可靠性。