水声通信是一个快速发展的科研领域,随着海洋探索的不断深入,人们对高速水声通信系统的需求日益增长。如何实现高速、大容量和高可靠性的通信是水声通信研究的热点。水声信道中存在信道严重的频率选择性衰落、多径效应、有限的可用带宽和多普勒扩展等特点。在复杂的水声环境中实现高速通信已经变成水下通信亟待解决的问题。传统多载波系统频率划分间隔大,且频带间隔固定,导致带宽利用率低,限制了水下通信的传输速度。针对这个问题,本文提出了广义多载波通信系统,首先进行信道预估计,根据不同信道通信质量选择不同频带间隔的子载波,子载波的划分更加灵活,能充分利用水声信道有限的带宽,提高传输信息的传输速率。本文主要研究工作为:(1)提出了基于积分增益滤波器的瞬时平稳信号频率检测方法。将滤波器的频率与平稳信号的频率相匹配,实现特定频率的平稳信号能量放大。同时抑制随机噪声和干扰噪声,实现频率间隔更小的微弱信号检测。基于这种频率检测方法,广义多载波系统可以划分更小间隔的子载波,为在有限的带宽内实现高速通信提供技术支持。(2)提出广义Chirplet变换算法。采用对多普勒效应不敏感的调频信号作为广义多载波系统的子载波。在系统的接收端,利用指数函数加权拟合时频域内信号的频率曲线,将调频信号变为平稳信号,再通过积分增益滤波器,得到目标信号。(3)提出了一种广义多载波通信系统。该系统将信号的比特流先映射到一个坐标轴上,建立数据与频率的一一映射关系,经过频率映射编码形成各个子载波,这些子载波相互正交。在接收端,使用基于积分增益滤波器对接收到的信号频率进行解调,得到正确的目标信号。(4)本文对广义多载波通信系统进行仿真和海试实验验证。实验表明,在一定距离内,广义多载波通信系统可以实现可靠的高速通信。