随着海洋油气资源开发力度的加大,因平台溢油、井喷事故及材料老化等问题不仅对国家造成巨大的经济损失和人员伤亡,同时也对当地环境造成巨大的污染。因此开展海洋石油平台的实时监测与预测、及时处理危险因素,提高平台的可靠性,具有一定的工程应用价值。本文根据水声信道特性,结合多载波通信技术、组合扩频技术及混沌通信技术开展了一种高速水下通信系统研究与设计。本文针对海上石油平台监测数据种类繁多与数据高速可靠传输的需求,采用扩频技术应对水声信道多径时延、噪声干扰等因素干扰,保证数据传输的可靠性,并结合组合扩频技术和多载波技术构建组合扩频多载波系统,在一定程度上解决了扩频系统传输速率和带宽利用率低的问题。此外,利用混沌序列构建扩频序列,拟提高系统的抗干扰、抗混叠及抗噪声等方面的性能,保证水声通信系统的可靠性和传输速率。通过对水声信道环境进行建模仿真,进一步验证了改通信系统的可靠性。本文针对数据解调的核心是相关运算的实现,采用重叠保留法实现混沌扩频序列与采样序列的实时相关运算,并提出分频相关运算模式解决采样后超长混沌原始序列与无限长序列的相关运算问题,通过分频叠加的运算方式转换为短序列与无限长序列的相关运算。并通过频域变换法和硬件加速算法,进一步降低相关运算量和运算时间,解决组合扩频系统实时相关运算的问题。最后依据通信系统方案搭建水声通信系统平台,通过水池实验,验证了该方案在短距离误码率为0,通信速率可达到1073bit/s。与传统的扩频通信系统相比,在保证数据传输可靠性的前提下,提高了系统的传输效率和带宽利用率。