近年来,水声通信网络引起了各国的极大关注,成为国际水声技术领域研究的热点课题。水声信道是一个十分复杂的变参随机多径传输的信道,所以实现误码率低、数据率高的水声通信仍是很困难的技术。因此,在高误码率、低速率、大延时的水声通信的基础上,构建合理、快速、低功耗的水声网络更是水声技术领域中一个极具挑战性的复杂研究课题。本文针对浅海水声网络通信中数据传输的需要,研究了一种行之有效的网络跳频同步系统,使得同步建立快、精度高、抗干扰性能好,可靠性高而且容易实现,并且能在低信噪比的情况下进行微弱同步信号的检测。文中首先分析了浅海水声信道的特性,并建立了水声信道模型;阐述了扩频通信尤其是跳频通信的基本原理,分析了现有的各种跳频系统同步方式在水声信道中的适用性;在此基础上,研究了时频同步法和线性调频同步法两种跳频同步方案,以及帧同步和弱信号检测方法,给出了相应的仿真结果;此外,本文提出了时频结合线性调频同步的新方案,该方案融合了时频同步和线性调频同步的优点,适用于浅海水声信道中水声通信网络跳频系统的同步。最后,本文研究了基于FH-CDMA的水声网络跳频通信系统中,信号同步与检测系统的实现。采用软件无线电方式,在嵌入式微处理器和FPGA芯片构成的硬件平台上,构建了水声跳频系统,并且实现了系统的跳频同步、帧同步和数据接收,给出了具体实现的原理框图。通过实验室水池中的试验,证实该系统能够在微弱信号情况下实现快速、准确、有效的同步检测,并具有较高的可靠性和可扩展性,能够满足水声网络跳频通信系统的要求,达到预期目标。