在水声通信系统中,水下环境极为复杂,信号在传输过程中,受到多径效应和多个水声发射换能器同时发送信号的干扰,造成信号的混叠,降低了通信可靠性和定位精度,使用编码、信道均衡等方法也不能达到很好的效果。针对该问题,本课题提出了一种基于空间-波数滤波器的水声信号预处理方法。本文在分析研究空间-波数滤波算法的基础上,针对水声信号特征,通过计算机仿真验证了算法的可行性,并对水声接收换能器阵列实际采集的水声信号做了滤波处理,在通信的可靠性和定位精度两个方面都有所提高。在此基础上,对空间-波数滤波器的滤波特性、远近场和角度盲区特性进行了分析。针对基于空间-波数滤波器的水声信号预处理算法的滤波特性,提出了窗函数法优化的空间-波数滤波器,使空间-波数滤波器的旁瓣得到抑制;针对空间-波数滤波器的近场盲区和角度盲区问题,提出了基于近场优化和十字阵的全方位水声信号处理方法;针对空间-波数滤波器需要预先知道水声信号的波数和角度的先验知识,但实际水下环境极为恶劣,很难获得先验知识的问题,提出了一种结合窗函数和全方位的自适应空间-波数滤波器的水声信号预处理方法。通过使用三种优化方法分别对实际采集的水声信号进行处理后,仿真结果显示,经过优化后空间-波数滤波后信号的误码率和定位误差均有所降低。自适应空间-波数滤波器水声信号的波数和角度未知的情况下,依然可以抑制水声信号的多径干扰和实现多个水声信号的分离,提高通信可靠性和定位精度。因此,自适应空间-波数滤波器是本文的最优算法。