基于GNSS的全球陆地范围内的导航与定位技术获得了长足发展,取得了厘米级定位精度,而水下导航与定位技术在国内正处于高速发展的阶段,将GNSS定位技术拓展到海洋领域势在必行。水下远距离通信有效方式为水声通信,水声通信Modem是水下通信的关键节点,设计适用于通信与定位的水声通信Modem是推广水下GNSS技术的前提和基础。本文基于上述背景和项目需求,设计了一款高速水声通信Modem原型样机,包括硬件设计和算法设计等各个细节,主要工作如下:（1）根据项目指标进行水声通信Modem硬件电路设计,包括DSP数据处理电路板、功率放大电路板、值机电路板。对电路设计的原理进行阐述和指标计算,并对电路指标进行测试分析。通信样机（不包括外壳）整体尺寸宽度为6.5厘米,高度15厘米,通信节点体积得到了有效控制。（2）水声通信Modem接收机采用软件无线电,对QPSK、CDMA两种通信方式下的解调算法进行分析仿真,主要包括多普勒捕获、载波恢复、码跟踪、信道均衡等方面。载波多普勒频移估计在水声通信中必不可少,采用伪随机码匹配滤波峰值的原理进行多普勒估计。CDMA扩频通信时解调环路包括Costas载波跟踪环与延迟锁定码跟踪环,并对环路参数进行设计。QPSK高速水声通信无需码跟踪,解调性能依赖内嵌数字锁相环的判决反馈均衡器,均衡器采用稀疏信道处理中的贪婪算法进行迭代,对均衡算法进行了仿真。与此同时还介绍了常数模盲均衡技术及均衡器性能仿真,提供了盲均衡处理的可选方案。（3）嵌入式平台在进行水声通信时需要根据系统硬件设备对算法进行改进,主要为涉及DSP端的算法与技术。本文对发射机部分电路进行简化设计,同时改进并提出了基于脉冲采样的SPWM生成方法,有效减小了硬件尺寸。DSP通过SPI端口驱动ADC进行数据采集,驱动时序的产生与采集后数据的搬运均采用DMA技术,介绍了DSP SPI、EDMA寄存器参数计算、配置的全过程。针对接收信号幅度突变的情况提出基于中值滤波的自动增益控制流程,成功使输入信号幅度趋于平稳。本文对水声通信Modem设计中从硬件设计到嵌入式软件的各个细节进行了阐述,并成功设计了原型样机,为水声通信Modem硬件设计、水声通信嵌入式软件发射机与接收机设计提供了详细参考。