近些年来人类的各种海洋开发活动越来越频繁,这使得工业界和学术界对于相关海洋技术的重视程度不断提高。水声通信作为水下远距离无线通信的重要手段,具有广泛的应用场景以及重要的研究价值。然而水下环境中复杂且多变的信道条件却对水声通信的发展造成了巨大的挑战,诸如多径效应、多普勒效应、长时延以及窄带宽等等因素使得水声信号在传播过程中会发生严重的失真,从而影响水声通信的性能。本文研究了基于多子带正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术的水声隐蔽通信方案,并设计了具备可重构能力的软件定义水声调制解调器。最后,我们开发了两套实验平台,用于开展后续的研究工作。具体研究内容如下:水声隐蔽通信技术可以将通信信号与海洋环境融为一体,以防止第三方探测。这种技术在保证通信安全方面有着关键的作用,特别是在军事领域,相关的指挥控制系统的隐蔽通信能力更是至关重要。在水声隐蔽通信研究中,本文描述了基于多子带OFDM的水声隐蔽通信的系统模型。这个方案中通过扩展通信符号的方式增加了接收端信号处理的增益,最终在低信噪比条件下取得了良好的通信效果。在接收机信号处理过程中,本文选用了基扩展模型来建模双重选择性衰落的水声信道,然后对基扩展模型中的基函数权重系数的估计算法进行了推导,比较了最小二乘估计器、线性最小均方误差估计器以及最佳线性无偏估计器的不同,并给出了仿真结果。本文将水声通信理论与实际工程紧密联系起来,在隐蔽通信方案的基础上进行修改,添加通信前导码并将多子带模型简化为单子带模型,使之能匹配嵌入式处理器的计算性能,从而设计并实现了一款可重构的水声调制解调器。此部分主要工作在于设计了完整的物理层发送端和接收端信号处理流程。本文选用了线性调频序列作为前导码,并在接收端用匹配滤波的方式进行信号达到检测。通信信号部分选用了OFDM技术,并在接受端使用基扩展模型来建模信道,并将估计出来的信道用于随后的均衡处理之中,最后在嵌入式板卡上实现了整套算法。本文给出了相关的设计参数,然后通过仿真实验以及硬件实验对整套信号处理过程进行了检验。本文描述了以水声调制解调器为核心的两套水声通信实验平台。其中一个是基于水声调制解调器实现的跨介质通信系统。这套系统解决了传统无线通信领域水下设备和空中设备之间无法传输数据的问题,为水下传感器与空中传感器共享信息,协调合作提供了解决方案。另外,本文将水声调制解调器集成进了我们自研的“Iwinsub-18水下精灵”号无人水下航行器中,然后通过水声信号来遥控它执行诸如前进后退,上升下潜等等动作。对于上述两套系统,本文分别硬件结构、软件界面、关键技术等等方面给出了设计方案,并展示了实验效果。