针对水声正交频分多址(OFDMA)上行通信中用户导频数量少、分布不均匀，导致传统内插信道估计方法产生误码平层的问题，提出一种稀疏信道估计与导频优化方法。基于压缩感知(CS)理论估计稀疏信道冲激响应，并依据CS理论中测量矩阵互相关最小化原理，提出基于随机搜索的导频图案和导频功率联合优化算法。仿真结果表明，所提方法在不同多径扩展信道下的性能均优于基于线性内插的最小二乘估计、未经导频优化的CS信道估计以及单纯基于导频图案优化的CS信道估计。水池实验分别验证了交织式和广义式子载波分配的水声OFDMA上行