面向浅海水声通信的TB-GOMP信道估计算法

摘要

针对广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit,GOMP)算法复杂度较高、估计误差偏大、所需导频数过多、估计性能过度依赖原子选择数且未充分考虑噪声情况的问题,提出基于原子门限和回溯的广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit algorithm based on atomic threshold and backtracking,TB-GOMP)算法,并将其应用于水声正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的压缩感知信道估计框架中。所提算法从多角度对GOMP算法进行改进,首先提出合理的原子门限,对原子精细筛选,利用原子门限不仅可以提高支撑集可靠性,还能通过降低运算复杂度缩短运行时间;其次,引入回溯思想消除算法中包含的误选原子,提高信道估计精度;最后,充分考虑到噪声因素,将迭代停止条件设置为噪声的L 2范数。多组实验结果表明所提算法在噪声环境下能有效估计浅海水声信道,并且在估计精度、运行时间、频谱节约度、稳健性等方面相较于对比算法具有明显优势。