随着海洋事业的不断发展,越来越多的水下无人平台(如无人潜航器等)被应用于海洋环境观测、海洋资源勘探等领域。为实现多无人平台水下协同工作以及水下采集数据的传输和交互,多用户水声通信技术正成为研究的热点。矢量水听器因其目标方位分辨能力和各向同性噪声的抑制能力有望在水声通信尤其多用户水声通信领域得到广泛应用。本论文首先研究基于单矢量水听器的水声通信技术:1)采用有源平均声强器进行方位估计;2)为提高通信系统的处理增益,设计采用+2的线性组合方式对矢量水听器的声压与振速信号进行联合处理。通信系统采用单载波相位调制的通信体制,为了解决水声信道中多途效应带来的码间干扰问题,研究了自适应时域信道均衡算法,并结合矢量声信号处理算法设计了基于矢量水听器的自适应判决反馈均衡器结构。在此基础上,论文设计并实现了基于单矢量水听器的水声通信接收机,系统硬件模块包括模拟信号调理电路板和数字信号处理电路板。模拟板采用低功耗的设计方案,对二维矢量水听器接收的三路信号进行放大滤波,提升接收信号的信噪比;论文设计了相位可调电路,可实现对三路信号相位补偿。数字板采用低功耗的TMS320C6748F核心处理器,处理架构为FPGA加DSP。FPGA部分实现信号采集存储、同步检测以及矢量信号处理算法。同步检测和有源平均声强器的实现利用FPGA内部快速傅立叶变换IP核,在频域上实现互相关运算;DSP部分实现解调、数字滤波以及信道均衡判决算法。DSP与FPGA通信采用SPI通信协议,通过IO口触发DSP产生外部中断,驱动产生SPI时钟信号脉冲。最后通过实验室电联测试,测量硬件电路实际工作参数和优化算法实现过程,对系统硬件和软件设计进行了验证分析。在水池做近距离的通信试验,通过较为理想的通信信道环境,验证通信接收机可以正常工作。在松花湖试验结果表明,系统在1.44km的通信距离误码率为2.1×1,验证了基于矢量水声通信算法的通信接收机的通信性能良好。