随着我国建设“智慧海洋”和“海洋强国”战略的推进,水声通信(underwater acoustic communications,UWAC)在开发和保护海洋资源等方面具有重要的意义。水声通信中,信道的多径,水下的各类干扰,给通信信号的检测带来了挑战。此外,水声通信常用于军事系统中,通信中的安全隐秘性也需要考虑。m序列(maximal length linear feedback shift register sequence,m-sequence)因具有良好的自相关性,适用于复杂环境的信号检测;同时,它又可以工作在低信噪比下,具有保密性,有利于保密传输。本文研究的目的在于考察m序列在水声通信中应用潜力。本文首先研究了基于m序列的前导信号。水声通信系统的一个重要模块是前导信号检测,前导信号是发送有用信号之前发送的一系列信号,用来提醒检测器接收有效信号。通常采用双曲线调频信号(Hyperbolic Frequency Modulation,HFM)和基于匹配滤波的检测算法。本文通过对比不同水声噪声和干扰背景下HFM和m序列在几种经典基于匹配滤波器的检测算法下的检测性能,得出了在短时带限干扰和窄带干扰环境下,选择m序列作为前导信号,检测性能更好,并分析了最佳参数的设定。本文还分析了基于m序列的低检测概率(Low Probability of Detection,LPD)通信。低检测概率通信使用低信噪比信号进行通信进而达到隐蔽传输效果。本文采用直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)水声通信系统,m序列用作扩频序列。重点考察了水声通信中常见的多径信道和复杂多普勒对系统影响,提出了一种降低定时误差的迭代误差补偿算法,并和能量跃迁检测算法结合,提高了原有通信系统的误差补偿精度,提高了m序列在低检测概率下通信性能。仿真结果给出了在固定源和移动源在10m/s和13m/s速度下迭代误差补偿算法的性能,结果显示,新算法可以有效降低系统的误码率,提升系统性能,实现可靠的通信。上述研究证明m序列在水声通信系统中具有良好的适用性。在具有多径及干扰的复杂水声信道环境中,具有良好的检测性能及隐蔽通信性能。为m序列在水声通信的进一步应用提供了基本的依据。