MIMO技术在发送端和接收端分别采用多天线架构，具有空间复用和空间分集能力，从而改善系统的性能。随着人们对海洋资源的不断开发，对海洋通信系统的速率、可靠性等各方面的要求越来越高，将MIMO技术引入水声通信系统提高系统速率，建立可靠的水声通信是本文的研究目标。　　鉴于水声信道与无线信道的不同，应用于无线通信中的MIMO关键技术并不能直接移植到水声通信系统中。水声信道传播衰减强、多径效应严重等特点使抑制同信道干扰和码间干扰成为水声MIMO系统的重点和难点。本文对基于V-BLAST结构的MIMO水声通信系统进行研究，主要研究内容和创新成果如下:　　1、基于射线传播模型，分析归纳了水声MIMO系统的信道容量及其影响因素，并结合BELLHOP信道模型构建的信道数据以及实际海试采集到的信道数据进行信道容量的分析。通过仿真和实际信道数据分析表明，MIMO水声系统的信道容量达到9.62bit/s/Hz，两倍于水声SISO通信系统的4.78bit/s/Hz。　　2、基于V-BLAST系统架构，本文研究了基于判决反馈均衡的两种空时均衡技术:排序串行干扰抵消DFE空时均衡技术和并行空时判决反馈均衡技术。仿真结果表明，基于V-BLAST的空时均衡系统的性能依赖于信道的正交性，系统性能不鲁棒，为本文下一部分的研究提供理论依据。在同一信道条件下，研究的基于判决反馈的空时均衡性能优于传统的空时均衡。　　3、针对采用相同载波的MIMO-DFE系统不鲁棒的问题，提出了基于跳频的分子带MIMO-DFE水声通信系统。该系统采用彼此正交的子载波能够消除同频干扰，从而提高系统的鲁棒性，并引入跳频技术来抵抗频率选择性衰落，联合判决反馈均衡进一步消除码间干扰，提高系统的误码性能。提出的系统通信速率可达4kbit/s，其频带利用率为1bit/s/Hz。