Analytic signals constitute a class of signals that are widely applied in time-frequency analysis such as extracting instantaneous frequency (IF) or phase derivative in the characterization of ultrashort laser pulse. The purpose of this paper is to investigate the phase retrieval (PR) problem for analytic signals in $\mathbb{C}^{N}$ by short-time Fourier transform (STFT) measurements since they enjoy some very nice structures. Since generic analytic signals are generally not sparse in the time domain, the existing PR results for sparse (in time domain) signals do not apply to analytic signals. We will use bandlimited windows that usually have the full support length $N$ which allows us to get much better resolutions on low frequencies. More precisely, by exploiting the structure of the STFT for analytic signals, we prove that the STFT based phase retrieval (STFT-PR for short) of generic analytic signals can be achieved by their $(3\lfloor\frac{N}{2}\rfloor+1)$ measurements. Since the generic analytic signals are $(\lfloor \frac{N}{2}\rfloor+1)$-sparse in the Fourier domain, such a number of measurements is lower than $4N+\hbox{O}(1)$ and $\hbox{O}(k^{3})$ which are required in the literature for STFT-PR of all signals and of $k^{2}$-sparse (in the Fourier domain) signals in $\mathbb{C}^{N^{2}}$, respectively. Moreover, we also prove that if the length $N$ is even and the windows are also analytic, then the number of measurements can be reduced to $(\frac{3 N}{2}-1)$. As an application of this we get that the instantaneous frequency (IF) of a generic analytic signal can be exactly recovered from the STFT measurements.


翻译:解析信号是一类广泛应用于时频分析的信号,例如在超短激光脉冲表征中提取瞬时频率(IF)或相位导数。本文旨在研究基于短时傅里叶变换(STFT)测量的解析信号在$\mathbb{C}^{N}$中的相位恢复(PR)问题,因为此类信号具有优良的结构特性。由于一般解析信号在时域中并不稀疏,现有的针对(时域)稀疏信号的相位恢复结果不适用于解析信号。我们将采用通常具有完整支撑长度$N$的带限窗函数,这使我们能够获得更好的低频分辨率。更具体地,通过利用解析信号STFT的结构特性,我们证明基于STFT的相位恢复(简称STFT-PR)可通过其$(3\lfloor\frac{N}{2}\rfloor+1)$个测量实现一般解析信号的相位重建。由于一般解析信号在傅里叶域中具有$(\lfloor \frac{N}{2}\rfloor+1)$-稀疏性,该测量数低于文献中STFT-PR对所有信号所需的$4N+\hbox{O}(1)$以及对$\mathbb{C}^{N^{2}}$中$k^{2}$-稀疏(傅里叶域)信号所需的$\hbox{O}(k^{3})$。此外,我们还证明:若长度$N$为偶数且窗函数为解析的,则测量数可减少至$(\frac{3 N}{2}-1)$。作为该结果的应用,我们得出一般解析信号的瞬时频率(IF)可通过STFT测量精确重建。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年1月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月6日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
5+阅读 · 7月28日
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
5+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
8+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
12+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年1月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员