21世纪是信息技术的世纪,水声通信快速发展,不仅局限于军事领域,在商业方面也得到了广泛运用,例如海洋资源的开发利用、海洋环境监测、海底测绘等方面。但是,海洋信道极其恶劣,具有随机时-空-频变、带宽有限、时延多径及多普勒频偏等特性严重阻碍了水声通信的高速发展。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,简称 OFDM)技术不但具有较高的频谱利用率,而且具有强抵抗多径能力,多载波形式使得其同时具有高传输速率。然而针对时变水声信道中的多径时延、多普勒频偏等问题,OFDM系统的性能受到严重的影响。OFDM对多普勒频偏极具敏感性,一旦存在多普勒频偏,将导致子载波间的正交性遭到破坏,解调性能大大下降。为了保证OFDM水声通信的准确性,降低系统误码率,需要采取一定的方法消除多普勒频偏的影响。故OFDM水声通信中的多普勒频偏估计及补偿至关重要。本文结合OFDM、时频差分调制、信道编码技术,研究时变信道下OFDM水声通信及其硬件实现,并进行仿真和海试实验验证。本文主要的工作有:1、分析了时变信道下对OFDM水声通信的影响以及时频二维差分在水声通信中的应用。根据水声信道的特性,提出一种基于误码率搜索频偏估计法。通过仿真实验和海试实验分析表明,基于误码率搜索频偏估计法可以较精确的估计出多普勒频偏,通过重采样,可以很好的消除多普勒频偏带来的影响。2、分析了频偏补偿方法,考虑到传统采用多相滤波器组实现插值和抽取改变采样率所需的滤波器数量大、实现复杂度高,从方便系统硬件实现角度,本文提出一种可变采样率的频偏硬件补偿方案,并进行了方案的分析、硬件实现;3、在上述工作基础上,设计实现了一个基于STM32的OFDM水声通信系统,通过海试实验验证了时变信道下的OFDM水声通信系统性能。