一般来说，多径信号代表声能量损耗。然而对于通信系统来说，符号间干扰（ISI）也会对接收器造成不利影响，因为它可以显著提高接收信号的错误率。多径信号是通过本节描述的各种机制在水下产生的，因此，在接收端，由于多径信号的不同传播路径长度，原始信号的许多分量将在不同的时间到达。如果信号分量到达的延迟扩展与之前或将来的信号到达重叠，则可能导致ISI发生，这将导致符号损坏或丢失，从而导致位错误。由于声音在声信道中传播的速度非常慢，这种延迟传播可能非常明显。
产生多径信号的主要机制有两种：一种是混响，即声音信号的反射和散射；另一种是射线弯曲，即海洋中独特的声速结构造成的温度梯度通道可以捕捉声音信号。因此，多径信号的形成取决于传输发生的信道的几何结构、发送器和接收器的位置，最重要的是它发生的深度。
在浅水区，多径主要是由于混响，而在深水区，多径主要是射线弯曲，但如果发送器和接收器位于水面或底部附近，则在深水区会发生混响。
有几种物理效应在水下产生混响：
（1）海底或海面边界反射引起的多径传播，如图14.2所示。
（2）由悬浮在水中的物体、海洋动物或植物或传输信号路径中的气泡反射引起的多径传播。
（3）由海面（波）或海底粗糙度或表面吸收引起的表面散射，特别是在海底，取决于材料。
（4）由信号路径中的折射物引起的体积散射。
根据发射器和接收器的位置，射线弯曲在深水中引起各种传播路径损耗机制。传播的声信号根据斯内尔定律弯曲，到达较低的信号速度区。图14.6显示了典型的海洋声速剖面，尽管随着位置和季节的变化而变化。该剖面取决于深度，声速受表层温度和更深处压力的影响更大。
图14.6 海洋中典型的声速剖面
各种路径损耗机制包括：(www.xing528.com)
（1）表面波导层，如图14.7a所示，当表面层具有正温度梯度时，声信号可以向表面弯曲，然后反射回表面上的层中。
（2）深声信道，有时被称为声波定位与测距（sound fixing and ranging，SOFAR）通道，当声线不断向最小速度的深度弯曲时，声传播发生在最小声速水平之上和之下，如图14.7a所示。
（3）会聚区，在深水区，当发送器非常靠近水面时，由于温度降低，声波向下弯曲，直到压力增加迫使光线返回水面，如图14.7b所示。
（4）可靠的声路，当发送器位于深水中，接收器位于浅水中时会出现这种情况。如图14.7a和图14.7b所示，通常不受底部或表面反射的影响，被称为可靠区。
图14.7 射线弯曲路径损耗机制
（5）阴影区被视为特殊情况，因为这些“区”是从任何信号传播中无效的。这意味着在阴影区，压敏检波器可能根本无法接收任何信号。
因此，所使用的信道的几何结构主要决定了有效传播路径的数量及其相对强度和延迟。除了没有信号或信号的多径分量可以到达压敏检波器的阴影区域外，压敏检波器还可以接收直接信号以及反射、散射或弯曲的各种多径信号的组合。正是这些信号的多个组成部分由于不同的路径长度而延迟了时间，从而可能在符号监测中产生ISI和错误。
对于将在AUV编队操作中使用的极短距离信道，多径也将受到距离-深度比的影响，这预计将在压敏检波器上产生较少的多径信号。此外，通过定向发射信号的光束和接收器的方向特性，可以获得一些改进，然而，这将需要额外的移动AUV的复杂性，因为在发送之前或接收信号之前需要航行器定位。
到目前为止，大多数的讨论都集中在时不变的声信道多路径问题上，在这一问题上，已经为各种反射和光线弯曲路径选择开发了确定性传播路径模型。它们本身就很重要，多路径传播的顺序为10～100 ms。如图14.2所示，投影仪和压敏检波器之间相隔100 m，深度为100 m，直接路径和第一表面反射之间的延迟传播约为28ms。然而，水下信道中的多路径也由地表或体积散射或深水内波引起的时变分量，这些波是造成随机信号波动的原因。与无线信道不同，这些随机过程在水下信道中的统计特征正处于其早期发展阶段。实验结果表明，根据通信链路的时间、位置和深度，多路径的结果可以遵循本文讨论的确定性模型之一，以s为单位的最坏情况下的相干时间。当发射机和接收机之间存在相对运动时，水下通信信道中的另一个时间可变性来源就会出现，这将在下面的小节中进行简要讨论。
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