随着科技水平的不断发展，海洋以其巨大的资源潜力和重要的战略地位受到人们越来越高的重视。水声通信技术作为一切获取水下信息应用的基础，成为了海洋研究的热点之一。　　水声通信作为一门综合性学科，涉及了物理、通信原理、信号处理技术、传感器技术等多门学科。本文从通信的角度入手，以设计低复杂度、高可靠性的水声通信系统为目的，首先讨论了水声信道对通信信号的影响，然后研究了低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，LDPC)编解码及均衡技术应用于水声通信机的难点，并进行了理论分析、仿真及试验验证。本文的主要研究内容如下:　　1.研究了水声信道特性对通信系统的影响。传播损失及环境噪声降低了可获得的信噪比，多径效应导致的码间串扰和Doppler效应对信号的压扩给系统设计和信号恢复带来极大困难。本文将通信声纳方程引入到水声通信系统设计中，通过综合考虑信道特性对信号的影响，该方程为系统设计提供了一个基本依据。　　2.研究了如何在有限计算和存储能力的水声通信机中实现随机LDPC码。为了减少存储空间和编码复杂度，本文提出在计算机上完成校验矩阵到系统校验矩阵的转换，并将系统校验矩阵进行压缩存储。对海上试验数据的分析表明本文算法可显著降低存储和编码复杂度，并且随机LDPC码提高通信系统的性能。　　3.针对传统LDPC码存在的校验矩阵使用不灵活、QC(Quasi Cyclic)-LDPC码校验矩阵不满秩、编码复杂度高等问题，研究了低复杂度的可逆QC-LDPC码。仿真表明短码长时构造的QC-LDPC码性能优于随机LDPC码，随着码长增加，受自身最小汉明距离特性的限制，QC-LDPC码性能渐渐劣于随机LDPC码。　　4.研究了采用插入的硬导频和提取的软导频提高LDPC码的性能的算法，这两种导频数据能够提高解码过程中节点之间消息传递的可靠性，并阻止错误消息的传播。仿真结果表明本文提出的算法的解码性能明显优于标准解码算法。　　5.针对RLS(Recursive Least Squares)算法复杂度高和LMS(Least MeanSquares)算法收敛速度慢的缺点，提出了基于加窗误差自相关估计的联合RLS-LMS算法，根据信道的时变性和均衡器的状态自适应地选择合适的算法。实验表明本文算法能更灵活地应用于慢变和快变信道。　　6.为了提高Turbo均衡在水声通信系统的性能，降低均衡复杂度，提出了导频比特辅助的线性Turbo均衡(P-TE)算法。不同于其它插入导频符号辅助信道估计的方法，P-TE算法在信道编码前插入导频比特辅助均衡和解码过程，最大限度地利用了已知的数据。此外，P-TE算法加入了二阶LMS算法、自适应步长因子调整算法和来回扫描数据处理方法提高在水声时变信道中的性能。试验结果表明，P-TE算法显著提高了均衡性能，降低了需要的迭代次数。　　7.针对水声直接序列扩频通信系统存在的均衡器不能最优地跟踪水声信道的时变性的问题，提出了基于阈值的判决反馈(TDF)均衡算法。不同于传统算法在每个符号均衡完成后解扩，TDF算法在一个符号的L个码片内进行累积解扩，并当累积解扩值(CDV)足够可靠时进行符号判决。仿真和水池试验结果表明TDF算法能在复杂度和性能之间得到更好的平衡。