水声通信带宽较窄,且对无线传输功率要求较高,以较低的功率进行高速数据传输的同时提高频谱效率是非常具有挑战性的。在水下传输的数据类型中,图像、视频信息的重要性和需求越来越突出,尤其是在海底环境探测、水下作业、海洋生物、能源资源探测方面。水下具体的基础通信技术是构成一个性能良好的水下通信系统不可缺少的基石。水下环境的特点决定了声波这一理想的水下无线传输媒介。然而同陆上无线信道相比,水声信道对信号的衰减更加严重,传输的带宽更窄,噪声的干扰更加多样和复杂,同时多普勒效应和多径效应也严重的多。本文在对水下信道环境进行分析的基础上,通过一个基于单载波的水下高速通信系统首先对水下基础通信技术进行了研究,并重点阐述了频偏估计算法设计部分。该系统经过实际的海洋实验验证,结果表明,通过本文接收端一系列的处理算法可以达到在信道译码前1km QPSK 1.95%和10km BPSK 5.57%的误码率。传统的视频传输方案存在扩展性、鲁棒性两大缺点,即在多播的场景下,不同的接收端视频性能的好坏都受限于信道最差的用户码率设置情况,而且传统的设计方案存在悬崖效应,对丢包现象和噪音干扰较为敏感。SoftCast作为一种信源、信道联合设计的方案,极大的提高了无线环境下视频传输的性能,SoftCast较好的扩展性和鲁棒性,以及对抗丢包、信道噪声的优秀性能完全可以用在水下复杂多变的信道环境中。本文在对水下基础通信技术研究和对SoftCast技术原理、性能进行研究和优化评估的基础上提出了一个基于多载波和SoftCast技术的水下视频传输方案,该方案既满足了视频传输对较大传输带宽的要求,又具有信源、信道编码联合设计带来的性能优势。考虑到实际海洋实验成本较高,本文通过仿真与传统方案性能进行了对比,结果表明该方案在抗信道噪声、丢包性能方面有着明显的优势。