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水声通信是海洋声学技术的重要组成部分，在民用与军事上都有着广泛的应用前景。随着对海洋开发的迅速发展，需要在水下实时可靠地传输指令，高速准确地传输数据、语音和图像等信息，因此对水下声通信的需求越来越为迫切。
水声信道的物理特性，具有多径、色散记时变等特性。其有效通信带宽比大气中的无线电信道要低两个多数量级。这些特性大大限制了水下通信的发展。其主要表现为传播损失大、环境噪声多样、多径效应严重及显著的多普勒频移效应。在水声通信中，多普勒频移对通信造成的影响往往大于地面通信。这是因为在水下的传输信号速率很低，比自由空间中的雷达无线电磁波波速约小105倍，而水下或水面物体的运动速率一般只比地面低约一个数量级，这就造成了在水声通信中，多普勒频移要比地面通信严重得多的问题。收发双方存在的相对运动将在数据接收端产生多普勒频移，相对运动速度越大，多普勒频移量也越大。多普勒频移对数据帧在时域上产生展宽或压缩的影响，在接收端将严重恶化接收机的载频跟踪和相位符号的同步，最终导致误码率增大。
在本文中，以分析水声信道模型及反多普勒补偿算法为基础，结合各种调制方式的特点论证了各种调制方式的可行性，提出了一种在低频下的反多普勒补偿算法，对常规的多普勒频移补偿算法和在低频下的多普勒补偿算法的补偿效果、计算量和存储量进行了深入研究，并分别进行了仿真实验。将本文提出的多普勒补偿方法以水声通信中的环境参数分别应用于实际的非相干通信中的MASK和相干通信的MPSK调制方式，在时域、频域中进行了分析对比。最终，验证了该方法的优越性和有效性。