水声通信成为近些年的研究焦点。由于海洋环境噪声大、信道多途结构复杂、传播损失大等恶劣信道条件下,为了获取更高的接收信噪比,通常采用大尺寸接收阵进行接收信号。但这在水下潜器中并不适用,所以研究性能良好的小尺寸接收机十分必要。本文首先根据水声信道特性建立了时变水声信道物理模型、矢量信道物理模型和时变矢量信道物理模型,并通过对矢量信道的多途结构和矢量场中声压信道与振速信道的相关特性分析可知,在矢量信号场中声压信道与水平振速信道是相干的,但声压信道与垂直振速信道是非相干的。在矢量噪声场中,声压噪声与振速噪声均是非相干的;这为矢量自适应信道均衡研究奠定了物理基础。针对时变水声信道存在严重的信道多径干扰和信道多径衰落问题,自适应多通道判决反馈均衡器利用自适应算法可以根据信道变化而改变均衡器权系数和垂直信道非相干的物理特性,有效地提高了均衡系统的输出增益,但是这样的接收机尺寸较大。矢量水听器能同步共点地输出矢量场中的声压与振速信息,同时利用在矢量信道场中声压信道与水平振速信道是相干的,声压信道与垂直信道是非相干的,但在矢量噪声场中声压与振速是非相干的物理特性,研究了基于单矢量水听器的自适应信道均衡系统。通过对单矢量均衡系统与标量均衡系统均衡性能的比较分析可知,矢量均衡系统比标量均衡系统具有更好的均衡效果;对单矢量均衡系统中不同组合方式的均衡性能进行比较分析可知,利用声压与水平振速的线性组合信号与垂直振速信号进行自适应多通道均衡的均衡性能最佳。为了进一步提高单矢量均衡系统的均衡性能,利用时反的空-时聚焦特性对信道多途进行有效地抑制,再利用自适应判决反馈均衡器进行消除残余的码间干扰,这有效地降低了均衡后的误码率。针对判决反馈均衡器若出现判决错误时会导致错误传递现象,利用水声信道关于时间非对称的特性进行双向判决反馈均衡,进一步降低均衡误码率。对比分析了在不同环境参数、不同通信参数条件下单矢量自适应均衡的性能,以及研究分析了单矢量自适应均衡算法在时变信道中的性能。最后针对上述的理论分析进行仿真和外场实验,对单矢量自适应均衡算法、双向判决反馈均衡算法、结合时间反转镜技术的自适应均衡算法和分数间隔均衡器的均衡性能进行验证。