本文主要研究水下声信道畸变信号处理方法,包括水下声呐系统的信号检测,稀疏信道估计,以及水下声通信系统的信道估计。水下声信道由于其低频性、多径性以及时变性的特点,导致传播信号产生畸变衰落,使声呐系统或通信系统的性能下降。并且,不同于无线信道,可以通过瑞利衰落模型或Jakes模型进行标准化建模,截至目前,水声信道不存在被广泛认可的统计模型。因此,针对畸变信道的水声信号处理方法研究成为实践需要。针对信道的多径性和时变性,信道的畸变模型主要分为三种,在传统的信道理论中常用的时间扩展畸变信道模型和快速衰落畸变模型,以及近年来成为研究热点的双选择性畸变信道。由信道的网格模型可知,接收信号可以看成发射信号的时延副本与频移副本的加权叠加。　　 本文首先研究水下声呐系统的检测问题,提出一种将子空间检测器应用到时间扩展畸变信道和快速衰落畸变信道中的方法。在已知畸变效应的情况下,讨论了检测器阶数,检测性能与畸变效应的关系,在未知畸变效应的前提下,讨论了确定检测器阶数的方法。当信道参数精确已知时,在时间扩展信道中,子空间检测方法修正了副本相关积分器损失信息量的问题,可以获得更好的检测性能,在快速衰落畸变信道中,子空间检测方法可以获得略优于分段副本相关器的检测性能;在信道参数未知的情况下,子空间检测方法可以获得优于传统方法失配情况的检测性能。通过引入Gabor框架,本文将其推广到双选择性畸变信道中,使检测性能进一步提高。　　 接下来,本文引入水声信道稀疏性的概念,讨论了采用蒙特卡洛马尔科夫链算法(MonteCarLoMarkovChain,MCMC)进行信道估计的几种方法。本文在该领域内的贡献是应用框架理论解释了MCMC方法估计信道参数的两种模型,并且基于线性调频发射信号,提出一种方法将其推广到双选信道估计问题中,可以同时进行路径的时间延迟估计和多普勒频移估计,获得很好的估计精度。　　 最后,本文研究了在水下声通信系统中的相对运动-时延模型下基于载波间干扰抑制的稀疏信道估计方法。本文在这一领域的贡献是分析了这类方法的路径间多普勒因子差异容限,进行了仿真验证,并且提出了一种更具有普适性的对多普勒域分段进行信道估计的方法。新方法可以应用在路径多普勒因子差别较大的情况下,并且相对于原方法可以提高估计精度。