地球约70％的面积被海洋所覆盖，海洋蕴含着丰富的矿产、生物、能源等资源，目前，世界各国对海洋的权益日益重视，开发利用海洋资源、发展海洋经济的热潮正在全球兴起，水下无线传感器网络成为一个新的研究热点。水下无线传感器网络由物理层的传感器节点，即水下声学调制解调器实现信息的采集、发送和接收，研制开发具有低成本、高可靠性、实时通信的水下声学调制解调器成为建立水下无线传感器网络的关键。　　本论文提出了一种自适应的水下传感器网络节点，完成了数字系统的动态可重构设计及其关键问题的研究，提出的传感器节点根据水下声学信道，调节其通信参数，包括:调制解调方式及数据率，以提供低能耗、低误码率的通信。论文的主要研究内容包括以下几个方面:1、水下声学信道检测，主要检测参数有:多普勒频移和多径传输延时;2、水声同步技术，设计适合于水声信道的同步信号及数据帧结构;3、调制解调设计与实现，研究适合于水声通信的调制解调算法理论及其硬件实现;4、传感器节点数字系统软硬件协同设计与验证;5、研究分析FPGA动态可重构设计流程与方法，传感器节点部分可重构数字系统的设计与实现。　　论文取得的创新性成果如下:　　第一，提出了一种自适应的水下传感器网络节点以提供低能耗、低误码率的水声通信，并设计了节点的通信流程。鉴于水下声学信道的时变特性，两个传感器节点通信之前，首先进行信道检测，根据信道检测结果确定通信的调制解调方式及数据率，与传统基于最差信道情况设计的水声调制解调器相比，可以工作在信道允许的最优化数据率上，提高了水下频带资源的利用率，同时传感器节点是电池供电的，更高的数据率减小了发送符号的码长，降低了节点的能耗，延长了节点的工作寿命。　　第二，提出了一种动态可重构水下传感器网络节点数字系统，将调制、解调模块设计为可重构模块，可以被动态配置为FSK或PSK模式，数字系统可在两种调制解调模式间自由切换，但并不需要将两种调制解调方式同时在FPGA上实现，节约了硬件资源，基于Virtex5 FPGA实现时，数字系统slice、LUT、registers、DSP48E、RAMB18分别节约了17％、25％、22％、25％、25％。同时数字系统可以扩展到适合于水下声学信道的其他调制解调方式如DSSS，OFDM，而不会明显增加硬件实现的代价，提高了算法设计的灵活性。　　第三，对数字系统调制、解调模块从算法选择，到硬件实现都做了分析与优化。针对数字系统中使用较多的FIR滤波器，提出了一种新的共享因子算法，对于一个具有对称系数的40阶带通滤波器，Virtex5 FPGA的综合结果中，资源消耗比直接型减少了63％，比CSD编码减少了20％，基于SMIC0.18um DesignCompiler综合结果表明，共享因子算法有最小的面积、动态功耗，与直接型、CSD编码相比，芯片面积分别减小了66％、13％，动态功耗减小了36％、6％。　　第四，对水下传感器网络节点通信的关键技术进行了研究，提出了一种采用线性调频信号LFM用作信道检测和同步的数据结构，海洋测试结果表明，线性调频信号LFM可以完成多普勒频移和多径传输延时的检测，LFM作为同步信号的同步率接近100％，同时LFM信号可以提供较精确的同步，同样的数据率下，LFM信号为同步信号的数据包解调结果有更低的误码率。