水下传感器网络是传感器技术、无线网络技术与水下通信技术相结合而产生的新研究领域，其中水下通信技术研究的关键环节包括：水声传播模型、水声通信模式和水声换能器等。为了适应水下传感器网络高速率业务的需要，越来越多的通信技术被提出并应用到水声通信中，其中OFDM和MIMO技术因其具有抵御信道频率选择性衰落和成倍的增加系统吞吐量的特性，被多数方案选择为物理层的技术标准。本文对水下传感器网络的底层通信技术进行了研究。首先分析了水声通信的多径传播环境，利用BELLHOP射线跟踪模型分析了水声信号在传播过程中的能量损耗和散射、折射情况，仿真结果表明水声多径传输的波达结构有明显的时延，信道冲激响应具有明显的稀疏特性，能量分布比较分散。课题还对OFDM-MIMO的水声通信的信道容量极限和限制条件进行了研究，分析了在不同MIMO换能器阵元功率分配算法下的信道容量，并推导了当收发节点存在相对运动时MIMO时空相关性改变所导致的信道容量变化。同时，为了实现数据速率的最大化，使用了OFDM注水功率分配算法，使得频谱功率效率得到优化。