本文围绕油井勘探系统中的水声通信系统,进行了通信系统的信号设计以及信号处理的研究工作。重点论述了Pattern时延差编码信号设计方案。通过理论分析以及仿真建模,论证了上述方案的合理性。本文首先分析了水声信道的各种特性,以及本论文选取的仿真信道模型。接着分析了水声通信系统信号设计方面的若干技术,介绍了影响系统设计的主要因素,总结了现有水声通信系统的通信方案,为课题的方案选取提供一定的依据。然后,围绕Pattern时延差编码方案展开详细的论述。提出了Pattern时延差编码信号设计的要求,详细讨论了码元信号的特征、编码原理以及解码原理,分析了系统的通信速率以及抗多径干扰能力。在理论的基础上,完成上述方案的仿真建模。最后,通过仿真,详细讨论时延差编码的参数选择,包括脉沖宽度、调制斜率、编码时隙,仿真了该编码方案在不同传输距离、不同信噪比信道下的相关处理结果。以及对两种译码方式的比较。总结表明,在现有硬件条件下,Pattern时延差编码是一种有效的远程水声通信体制。不考虑硬件的实现,Pattern时延差编码在水声通信系统中,接收端使用相关的信号处理方法,还能够进一步提高通信性能。所有这些都为油井水声通信系统的下一步研究和实现打下了良好的基础。