目前,随着人们对海洋深入探索的需求不断增加,对于水下通信系统传输信息的需求大大增加,且对水下通信系统传输信息可靠性的要求越来越高。然而由于水声信道（UnderwaterAcoustic Channel,UAC）存在复杂多变的强多径、严重的多普勒效应和噪声干扰,会引起传输信号的畸变,所以需要对水声信道产生的影响进行补偿,以增强水声系统的鲁棒性。本文主要是对基于水声正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统的信道补偿技术进行了研究,包括信道预测技术、预编码技术和脉冲噪声干扰消除技术,并通过仿真算法、水池实验和海洋试验来验证所提出方法的可行性。本文主要的创新点如下:（1）提出了基于水声OFDM信道稀疏性的时域信道预测技术。论文对采用信道预测的水声OFDM系统进行了研究,对时域信道预测方法和频域信道预测方法进行了介绍,并分析了时域信道预测方法的优点,且在利用估计得到的信道信息进行信道预测前,先利用空载波对多普勒频移进行了估计和补偿,以消除多普勒对信道预测的影响。仿真算法、水池实验和海洋试验均表明提出的利用水声信道的稀疏性,基于压缩感知（Compressed sensing,CS）技术进行信道预测的方法具有很好的性能。（2）提出了基于水声OFDM信道预测的预编码技术。论文对采用预编码的水声OFDM系统进行了研究,并对采用预编码的水声OFDM系统进行了建模。通过将均衡模块转移到发送端,简化了接收机,同时考虑了多普勒频移的影响和信道状态信息在反馈过程中出现的传输延迟问题,通过采用信道预测技术,提供更具可靠性的CSI反馈给发送端。仿真结果、水池实验结果和海洋试验结果均表明在发送端采用预编码后,水声OFDM系统的性能有很大的提升,且采用非线性（non-linear）预编码的水声OFDM系统的性能优于采用线性（linear）预编码的系统性能。不过,non-linear预编码的实现难度较大,linear预编码的实现较为简单。（3）提出了基于水声OFDM的脉冲噪声干扰消除技术。论文对海洋脉冲噪声干扰下的水声OFDM系统进行了研究,主要是对时域脉冲噪声和大幅度单频噪声的消除技术进行了研究。在对时域脉冲噪声和大幅度单频噪声消除前,先对脉冲噪声干扰下的水声OFDM系统进行了建模,然后对分布式消除技术进行了介绍,并对联合时域脉冲噪声和大幅度单频噪声的估计消除方法进行了研究,且对两种消除方式进行了比较。在对时域脉冲噪声和大幅度单频噪声进行消除时,采用的是压缩感知技术,并利用空载波上的能量作为约束条件,对时域脉冲噪声和大幅度单频噪声进行迭代消除。仿真结果和实验结果均表明,分布式消除方法和联合估计消除方法对时域脉冲噪声和大幅度单频噪声的消除均具有很好的效果,而联合估计消除方法中的先对大幅度单频噪声进行消除的方法具有更优的性能。