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21世纪海洋产业的发展关乎着世界的发展，水声通信作为唯一可以在海洋中实现中远距离信息传输的方式越来越受到重视。但是水声信道的复杂性导致了其严重的码间干扰(ISI)，从而限制了水声通信接收机的性能。为了消除或减弱这样的影响，信道估计和信道均衡技术在水声通信中有着举足轻重的作用，有效的信道估计和信道均衡算法可以大大提高水声通信接收机的鲁棒性，提高系统的性能。 论文重点研究了水声通信接收机中的关键技术，并且提出了一种鲁棒的水声通信接收机。本文在理论研究的基础上进行了一系列的计算机仿真，并且对系统的可靠性进行了一系列的水池实验和海上实验。论文的主要工作及创新点如下: 1.信道估计技术:利用水声信道的稀疏特点，重点研究了稀疏信道估计技术，基于分层贝叶斯模型研究了迭代稀疏最小化(SLIM)信道估计技术。并对不同算法进行了性能比较，表明:在相同的信道条件下，SLIM信道估计技术的估计特性要好于正交匹配追踪(OMP)算法和传统的最小平方(LS)估计。 2.信道均衡技术:对传统均衡方法，包括LMS线性均衡、判决反馈均衡和迭代均衡等算法了研究，仿真和实验结果显示迭代均衡的效果要好于线性均衡和判决反馈均衡技术。在此基础上，本文重点研究了基于统计的马尔科夫链的Gibbs抽样技术，并在Gibbs抽样技术的基础上提出了迭代的Max-Gibbs均衡技术应用到接收机中。从仿真和实验结果可以得出，迭代的Max-Gibbs均衡技术的误码特性要优于判决反馈(DFE)均衡。 3.提出了以迭代块处理为基础的基于Gibbs采样的联合信道估计与均衡的水声通信接收机。通过仿真和实验证明了该接收机的鲁棒性。仿真结果表明:采用该接收机的误码率可以达到10-3，而采用DFE均衡的接收机的误码率仅为10-2，在信道简单，两者都能达到不错的误码性能的基础上将误码率降低了1个数量级。通过一系列的水池试验和海洋实验证明:采用该接收机误码率为10-2到10-4，相对于采用DFE均衡的接收机的误码率仅仅为10-1到10-2降低了1到2个数量级。并且在信道条件较良好的情况下，可以得到零误码。从而证明了本文所设计的接收机的鲁棒性。