本发明公开了一种基于簇自注意力机制的神经网络水声信道估计方法，该方法包括：接收正交频分复用水声通信系统的时域OFDM信号，并转换为频域OFDM信号；基于导频信息，对频域OFDM信号进行信道LS粗估计；基于LS粗估计结果，通过参考阈值进行簇位置识别；将LS粗估计结果和簇位置识别结果输入预先建立和训练好的水声信道估计模型，得到水声信道估计结果；所述水声信道估计模型采用基于簇自注意力机制的复数神经网络。本发明使得神经网络能够将注意力集中在簇内的特征上；将水声信道分为趋势和随机两部分分量进行特征提取，并通过特征融合来获得更加全面的特性信息。该发明实现了结合水声信道特性的良好神经网络架构设计。