由于到达接收机的信号是经过不同路径、有时间差异的各个信号的合成信号。该合成信号在时域上将会出现相对于原信号的时延扩展。

移动信道的多径环境引起的信号多径衰落从时域角度方面进行描述：

各路径长度不同使得信号到达时间不同，基站发送一个脉冲信号，则接收信号中不仅含有该信号，还包含有它的各个时延信号。这种由于多径效应使接收信号脉冲宽度扩展的现象，称为时延扩展。对于数字信号传输多径时延的极限是一个数字信号周期，否则，波形展宽将会造成数字信号的码间干扰。

时延扩展定义为最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分辨的时延信号与第一个时延信号到达时间的差值，实际上就是脉冲展宽的时间。时延扩展是衡量多径传播信道质量的一个重要指标。在数字传输中，由于时延扩展，接收信号中一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码间串扰，应使码冗周期大于多径引起的时延扩展。

时延扩展对数字信号传输是有影响的。一般而言时延扩展必然导致码元宽度增加，这就会产生码间串扰，使接收波形失真。为避免产生码间串扰，必须要求最大时延扩展Tm小于一个码元的持续时间Tb，即

或

式中：Rb=1/Tb，为码元速率。

但是，当两条多径信号之间的相对时延超过一个扩频码的码片宽度时，扩频系统可以利用分集接收技术合并这两个可分离的多径信号，从而改善接收信号的质量。如在IS-95或第三代WCDMA移动通信系统中就是这样来改善接收性能的。

时延扩展是一个统计变量，与电波传播环境(时间、地域和用户情况)密切相关，是对多径信道的时延特性的统计描述。描述多径时延现象的参数有：最大时延扩展Tm(xdB)、平均时延τm和均方时延扩展。Tm定义为比直达(最强)信号功率下降xdB(比如取30dB)时的信号的时延；τm为各时延信号的数学期望；为各时延信号的均方值。即

时延扩展典型值见表1所示。

表1时延扩展典型值

由电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段)，常有许多时延不同的传输路径，称为多径现象。

各条路径的电长度会随时间而变化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。这些分量场的随机干涉，形成总的接收场的衰落。各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。因此，它们的干涉效果也因频率而异，这种特性称为频率选择性。在宽带信号传输中,频率选择性可能表现明显,形成交调。与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号则前后重叠。

电离层短波传播的多径效应经常发生而且很严重。它有两种形式的多径现象：一种是分离的多径，由不同跳数的射线、高角和低角射线等形成，其多径传播时延差较大；另一种是微分的多径，多由电离层不均匀体所引起，其多径传播时延差很小。

对流层电波传播信道中的多径效应问题也很突出。多径产生于湍流团和对流层层结。在视距电波传播中，地面反射也是多径的一种可能来源。多径时延特性可用时延谱或多径散布谱（即不同时延的信号分量平均功率构成的谱）来描述。与时延谱等价的是频率相关函数。

实际上，人们只简单利用时延谱的某个特征量来表征。例如，用最大时延与最小时延的差，表征时延谱的尖锐度和信道容许传输带宽。这个值越小，信道容许传输频带越宽。

多径效应不仅是衰落的经常性成因，而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一。在短波通信中，为保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个规定值，工作频率要求不低于电路最高可用频率的某个百分数。这个百分数称为多径缩减因子，是确定电路最低可用频率的重要依据之一。对流层传播信道中的抗多径措施，通常有抑制地面反射、采用窄天线波束和分集接收等。