随着人类海洋活动的日益深入,对水下信息的传输提出了更高的要求。为了提升水下声波通信的速率,轨道角动量（OAM）近年来被引入到水声通信领域。然而,目前关于声波OAM通信的研究仅处于验证阶段,水下声波OAM通信实验特别是长距离通信实验仍然没有实现。为了促进OAM早日实际地运用于水声通信,本文从相控阵产生的声涡旋特性出发,基于相控阵搭建了简单的声波OAM通信模型,研究了该发射方式下的通信特性,并针对发射和接收方面的问题进行研究和设计。本文的研究结果主要为:（1）使用N型环形相控阵进行声波OAM通信时,通过加入转向因子,能够实现OAM波束在各个方向上的转向,解决发射接收中的对不准问题。当使用N个不同发射源组成的环形阵列发射l阶OAM涡旋波时,串扰分量c总是满足c=l+bN,其中b为非零整数,因此在基于N型环形相控阵的声波轨道角动量复用通信中,任意信道l的串扰分量c均在有用信道之外。在使用N个单元组成的环形阵列进行OAM复用通信时,最大OAM复用信道的数量等于相控阵的单元数N,在理想接收条件下,N个OAM信道在性能上是等价的,但是由于OAM波束的发散以及接收面积的限制,高阶OAM信道在远距离通信下性能急剧下降,因此只有低阶的OAM信道可以用来通信。（2）提出了一种新的相控阵设计方案,即N×M型环形相控阵。N和M的增加均可提升发射效率,而在相控阵固定时,通过合理选择N和M的值,可以在提升通信性能的同时降低控制的复杂度。此外,该创新性的设计能够适应不同的通信距离,合理调整OAM复用信道数量,从而进一步增强了相控阵在声波OAM通信中的灵活性。（3）接收偏移和偏角将会影响接收性能,从而降低声波OAM通信的质量。随着接收偏移量或偏角的增大,目标OAM模态功率占比逐渐减小,并且逐渐泄漏到相邻的OAM模态,越靠近目标OAM模态的泄漏量就越大。为了解决接收偏离问题,可以利用波束成型、波达方向估计以及预处理等技术。