水下声信道因边界反射及介质不均匀性而呈现多途特性，如何采取有效措施实现水声信道多途抑制一直以来都是水声领域的难点和热点问题。本文的主要内容就是基于同态滤波思想的多途信号处理技术。首先，阐述了同态滤波技术的研究现状和理论基础，探讨了复倒谱运算中相位卷绕问题的产生原因和应对方法，并针对实际运算中使用FFT代替Z变换的问题，研究了离散傅里叶变换对复倒谱算法的影响。其次，基于有理变换序列的复倒谱性质，分析了最小相位序列零极点对复倒谱的影响；探讨了CW、LFM、双曲线调频信号等典型水声信号的复倒谱特性，仿真并对比分析了包络形式对信号复倒谱的影响；理论推导了水声信道冲激响应的复倒谱表达式，并对不同声速分布的信道复倒谱进行了仿真研究。再次，针对复倒谱信号与信道的分离方法，研究了典型特征滤波器的构建思想，包括低通特征滤波器、梳状特征滤波器和本文提出的尖峰搜索特征滤波器，对比分析了这些方法的优缺点，并提出了一种新的基于双信号对比的信号重构方法，仿真和试验数据处理结果验证了上述方法的有效性。最后，以重构信号与激励源信号的相关性为参照标准，综合分析了相对距离、海深、信噪比和发射信号形式等不同工作参数对信号重构效果的影响，进而归纳出同态滤波技术用于信号与信道分离的适用条件。