水声信道的特殊性是水声通信技术远远落后于陆地无线电通信技术的最大障碍,通常表现为严重的时变的双扩特性,即多途扩展和多普勒扩展。抗信道的双扩效应一直是水声通信研究人员的工作重点。常规的开环技术只能对数据帧内的平均多普勒进行补偿,如果数据帧内多普勒变化较大,开环技术的性能将急剧恶化甚至完全失效;常规的闭环补偿技术虽然能够对时变多普勒进行补偿,但是由于其环路中采用了判决反馈均衡器因此存在反馈判决的误差传递现象,从而影响了系统的性能。为了解决这些问题,本文提出一种基于双向判决反馈均衡器的闭环多普勒补偿以及信道均衡的接收机结构,通过增加一个时反方向的数据处理通道,缓解了常规前向自适应闭环多普勒补偿技术中的误差传递现象,提高了通信系统的性能。单载波计算机仿真和湖上高速(最高6节)航行试验均表明:在浅水高速航行的富多途条件下,利用BPSK/QPSK调制、符号率为1ksymbols/s时可实现相比于常规接收机1dB左右的输出信噪比增益,误码率更低。针对信道多途效应带来的码间干扰,采用线性调频信号作为载波的扫扩调制技术,将时域上不同延时的多径信号转变为频域上有相应频率间隔的频率信号,在频域上实现多径信号分离,以较低的复杂度大大降低了码间干扰的影响。本文通过计算机仿真分析了扫扩调制技术在水声多途信道环境下的适用条件以及参数的选取问题,在特定的参数条件下扫扩调制技术相比单载波调制能缓解部分码间干扰,但并不能完全消除,这是由于水声信道的复杂性,因而在接收端使用均衡器来抑制残余码间干扰的影响。扫扩调制技术所面临的另一个挑战是当收发存在相对运动时多普勒效应的估计和补偿问题,论文通过仿真和松花湖试验验证了开环和闭环多普勒估计补偿接收机结构在扫扩调制机制下的可行性和有效性。