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水声OFDM通信系统可以有效地克服频率选择性衰落，是目前非常有潜力的浅海高速水声通信解决方案之一。提高系统的整体性能，可以从两个方面来考虑:一方面，在保证鲁棒性能的前提下，提高其吐吞量，具有重要的意义。叠加编码技术由于可以同时发送多路数据，目前作为高吞吐率可行性方案而备受关注。当水声信道条件相对较好的情况下，将叠加编码技术应用于水声OFDM通信系统，在获得基本信号的同时可以获得额外信息。同时，通过预编码技术延长系统的生存期。水声通信过程中往往会存在较大的载波频率偏移，水声OFDM通信系统对载波频率偏移相对敏感，而造成严重的载波间干扰，直接影响系统的性能。另外，当接收端的能量有限时，我们需要尽量减少接收端的复杂度。而预编码技术将接收端的均衡滤波器搬到发送端，我们在水声OFDM通信系统发送端加入预编码技术后，可以预先消除信道ICI对系统的影响，提高系统性能的同时可以简化接收端的复杂度。本文的主要工作概括如下: (1)首先对国内外在水声通信技术领域的研究现状进行分析，提出将叠加编码和预编码应用在水声中继协作通信系统模型中; (2)对水声信道的主要特性和仿真中用到的水声信道模型进行分析，对OFDM技术的基本原理进行了简述，并对水声中继协作通信模型的性能进行初步分析。 (3)研究叠加编码技术的编解码基本原理，并对基本原理进行了仿真与性能分析，仿真结果表明叠加编码在保证两路信号误比特率性能的前提下，可以提高系统的吞吐量。并将叠加编码技术应用于双源双宿的协作分集系统中。同时对系统的工作模式进行了初步探讨。最后对系统性能进行实验验证，结果表明通过选择适当的功率分配因子是可以保证两路信号的误比特率性能。 (4)研究不同预编码方案的性能。分析水声OFDM通信系统存在的ICI，提出消除ICI的预编码方法，研究线性预编码和THP预编码的基本原理，并对可以获取理想信道状态信息的系统进行性能仿真及分析，仿真结果表明预编码能够预先消除ICI的影响，提高系统的性能。对系统性能进行水池实验验证，结果表明预编码系统的误比特率仍在水声通信可接受的范围内。