海洋安全日益重要,海洋资源开发日趋增多,对于海洋设备的需求与日俱增,尤其是近年来世界各国对于水下通信技术的研究带动了海洋通信设备的高速发展。声波是迄今为止发现的在水中远距离传播最为有效的信息载体,因此水下通信往往利用水下声学设备进行。水下通信从点对点通信发展到现在的水下网络通信,组建稳健可靠的水下通信网成为了当今水下通信的一个研究热点,其中,水下通信网的关键基础设备是水声调制解调器。水声信道具有多途干扰严重、可利用频带较窄、随机时变空变、多普勒扩展较大等问题,复杂的水声信道环境使得必须研究稳健可靠的水声调制解调器。多载波频移键控(MFSK,Multiple Frequency Shift Keying)既具有多载波抗多途干扰的特点,又利用了子载波间相互正交节约带宽的优点,能够达到水下稳健通信的目的,且不需要复杂的信道估计算法。本文设计了一款半双工多载波MFSK水声调制解调器(Modem),该Modem系统以低功耗浮点型DSP-TMS320C6748为核心处理器实现数字信号处理任务。Modem系统的DSP驱动程序一方面为实现多载波MFSK算法提供利用板载硬件资源的接口程序,另一方面与文件系统相结合实现SD卡存储功能,可以存储Modem采集到的数据,并记录Modem工作时的工作参数。本文在多载波MFSK算法的基础上增加了CRC校验,检验收发双方信息的一致性,用加扰和交织减少信道随机错误的影响。信道编码采用成熟的卷积码编码,信道译码采用维特比译码。发射端调制采用Hadamard码调制,并在数据帧头放置两个单频信号用于估计多普勒,在接收端采用改进的重叠相关法进行帧同步,并采用高倍FFT补偿多普勒。为控制采集到的水声信号在合适的范围内,在接收端进行数据采集的自动增益控制,实现采集信号幅度的自适应调整。编写了上位机GUI软件,通过上位机与DSP进行串口通信,实现对Modem的控制和显示调制解调内容。最终对程序进行优化,并进行了系统级的电联调实验和水池实验,对各个模块程序进行测试,在水池通信实验中测试多载波MFSK算法的通信性能,证明本文所设计的多载波MFSK-Modem通信可靠,能够作为水下通信网的关键设备使用。