随着我国综合国力增强以及国际形势的复杂变化,发展海洋事业的任务显得日益重要与紧迫,海洋问题成为国家发展的战略问题,这使得我国对水下无线通信的要求也越来越高。然而,当前的水声通信系统时延大、速率慢,在传输图片视频格式的信号会出现掉帧卡顿的现象,因此本文提出一种高阶多维的3d OFDM水声高速通信系统,解决当前水声通信系统中调制速率低、数据容量小并且误码率较高的问题。本文对脉冲信号调制技术,OFDM系统和降峰均比技术进行了前沿探索研究,实现了一种中长距离、高信息传输速率和低误码率的水声高速通信系统。本文详细工作如下:第一,本文提出了基于MPPAM信号的多维星座点映射方法,将MPPAM信号的脉冲位置组合和脉冲幅度信息映射到空间坐标中,增大了信号间的欧式距离,解决了 MPPAM信号以声波为载体时分辨率低的问题。第二,本文提出了将脉冲幅度、脉冲位置、频率作为信息的三个特征,将OFDM系统改进为具有三维信息特征的3d OFDM系统,信息特征之间的编码组合提高了信息量并减少子载波个数,解决了 OFDM系统频率间干扰严重的问题。第三,本文提出了基于机器学习的降峰均比方法,以具有不同脉冲幅度、脉冲位置和子载波频率的信号作为样本,将峰均比和误码率作为损失函数,克服了传统降峰均比方法导致的速率衰减和信息缺失问题,保证高速率信息传输的前提下实现低功耗和低峰均比。本文按照多模块、多单元的协同设计,将上述技术融合到一个系统中,实现高速率、低时延、低误码率的水声高速通信系统,并进行了海试试验。实验结果表明,在200 m距离下可达到500 kbps的传输速率,传输图片视频格式的信号不会发生掉帧卡顿的情况,为水下中长距离水声高速通信系统提供了一种有效的解决方案。