声载波通信是使用声波作为数据传输载体的新型无线通信技术，与传统的电磁波通信及光通信手段相比，该方法不受电磁干扰和光照明暗制约，且能以特定方式无损穿透金属障碍物，具有重要的研究意义和广泛的应用价值。本文针对声载波通信中的关键问题进行研究，工作核心是分析并解决声载波传播过程中的各种噪声和信道等因素影响的问题，达到提高通信速率及可靠性的目的。本研究综合了声学、信号处理和数字通信等学科内容，理论和实验研究成果可应用于电磁屏蔽环境下以声波为载体的多种介质中的通信。本文的主要工作内容及创新点包括以下几个方面:　　(1)提出了一种基于单载波频域均衡的高速声载波通信方法，该方法可有效抑制高速数据传输时严重的码间干扰，从而降低误比特率，提高系统通信速率。本文首次将单载波频域均衡算法引入声载波通信应用，证明了该算法用于声载波通信信道均衡的可行性。通过理论推导和实验验证研究分析了声载波通信的信道特点以及传输信号的特性对通信性能的影响，进而揭示了声载波高速数据传输的机理。　　(2)提出了一种基于相关的通用声载波同步算法，该算法综合考虑了训练序列各部分之间的联系，可适用于采用循环前缀及独特字的两种经典的单载波频域均衡帧结构。目前大多数单载波频域均衡同步算法都离不开能量和相关运算，基于这一思想，本文在该通用同步算法的基础上，进一步提出一种将训练序列已知信息、能量和相关判决综合运用实现同步的方法及参数设置规则，在实际声载波通信系统中取得了良好效果。实验结果验证了理论分析的正确性及算法的可行性。　　(3)针对金属隔物通信问题，提出了一种基于单载波频域均衡的压电声透通信解决方案并完成实验平台研制。该方案不仅可解决电磁屏蔽的封闭空间内外进行通信的难题，还可将系统软硬件实现的复杂度集中在金属障碍物单侧，可与压电声透俘能供电相结合，具有很强的应用价值。此外，该方案的核心算法也适用于较弱混响环境中特定距离的空气介质声波通信。算法仿真及实验结果验证了其可行性。　　(4)针对空气介质中较复杂信道下的可听声载波通信问题，提出了一种使用换能器阵列作为收、发装置的声载波通信方法并完成实验系统研制。现有的空气声载波通信方式多局限于10米以内的应用场景，而当通信接收端和发送端设备相距较远时，受到环境混响影响无法正常工作。本文提出的方法可显著降低界面回波对声波信息传输的影响，并能提高传输系统的抗噪声性能。实验结果证实了该方法在多种强混响环境下传输信息稳定可靠，并适用于长达100米距离的狭长空间声载波通信。　　本文的研究结果，证明了通过声载波传输方法可以实现复杂度集中到金属介质单侧的隔物通信、强混响环境下的有效通信及较远距离的可听声载波通信，并给出了多种不同情况下系统解决方案及相应的最佳参数确定规则。此外，论文中研究的综合同步方法及通信优化算法，也可推广至其他应用单载波频域均衡的通信研究中。