随着对海洋的探索不断深入,面向海洋信息收集监测的各类新型海上浮标、传感器不断涌现,传递信息从早期的低速传感器信息逐步演进至高速传感器数据、图像、视频等业务,人们对海上通信的质量与速率要求越来越高。另一方面,海上信道环境恶劣、设备功耗受限、频谱资源有限等问题始终是限制海上通信系统发展的重要因素。现有的海上通信系统具有传输效率低、通信成本高等问题。因此,研究近岸海面信道模型及与之适配的调制解调传输技术,从而设计可抗海面信道干扰,且信息传输速率高的自适应多浮标海面无线传输通信系统,有着重要的理论研究意义与应用价值。首先,对课题研究背景进行介绍,总结了国内外海洋无线传输系统的研究现状。并对近岸海面信道的传输特点进行研究,分析海面无线传输的难点问题,构建近岸海面信道传输模型。针对干扰强、衰减大等问题建立了基于扩频的海面多浮标无线传输系统发射机与接收机基本模型,并设计了系统收发结构的基本框架与信号帧格式。其次,对系统接收机的时频同步算法进行了深入研究。介绍了几种经典算法,并结合扩频系统的特点,提出了一种基于扩频的时频同步算法。一方面,针对多浮标信号接入与识别易受海面信道影响的难点问题,利用信号帧格式的特点及符号定时同步算法的设计,提出了模式识别与浮标接入算法,达到了在海上信道强干扰下正常工作的预期结果;另一方面,针对载波频率同步精度差、复杂度高等问题,对算法相关窗口的计算方式进行改进,有效提高了算法的估计精度,同时基本不增加同步算法的复杂度。通过MATLAB对上述算法进行仿真,验证了算法的性能。然后,深入研究了系统接收机解扩频与信号解调相关算法。针对接收信号干扰强、多径影响大、存在频偏残留等问题,基于扩频系统的特点及信号帧格式设计,对海面信道中的多径分量进行信道参数分布估计,得到各多径分量的基本参数,以降低多径效应对接收信号的影响。并研究了直接序列扩频信号的解扩频算法,对算法的判决策略进行设计,从而有效对抗极低信噪比及采样偏等问题。通过对解扩后信号进行多天线信号分集合并,以及基于软判决输出的信号解调,进一步提高系统的信噪比增益。通过对系统的整体性能进行仿真,验证了所提系统的接收性能。最后,对系统的FPGA实现进行架构设计与性能评估。根据前述的理论与算法,设计了系统整体实现架构及发射机、接收机主要模块的电路设计架构。结合系统模型与方案,对每个模块的电路架构设计方案进行具体分析,并给出模块的端口列表。通过在MATLAB中对系统实现方案进行仿真,验证了方案的可行性。