We consider the problem of recovering two unknown vectors, $\boldsymbol{w}$ and $\boldsymbol{x}$, of length $L$ from their circular convolution. We make the structural assumption that the two vectors are members of known subspaces, one with dimension $N$ and the other with dimension $K$. Although the observed convolution is nonlinear in both $\boldsymbol{w}$ and $\boldsymbol{x}$, it is linear in the rank-1 matrix formed by their outer product $\boldsymbol{w}\boldsymbol{x}^*$. This observation allows us to recast the deconvolution problem as low-rank matrix recovery problem from linear measurements, whose natural convex relaxation is a nuclear norm minimization program. We prove the effectiveness of this relaxation by showing that for "generic" signals, the program can deconvolve $\boldsymbol{w}$ and $\boldsymbol{x}$ exactly when the maximum of $N$ and $K$ is almost on the order of $L$. That is, we show that if $\boldsymbol{x}$ is drawn from a random subspace of dimension $N$, and $\boldsymbol{w}$ is a vector in a subspace of dimension $K$ whose basis vectors are "spread out" in the frequency domain, then nuclear norm minimization recovers $\boldsymbol{w}\boldsymbol{x}^*$ without error. We discuss this result in the context of blind channel estimation in communications. If we have a message of length $N$ which we code using a random $L\times N$ coding matrix, and the encoded message travels through an unknown linear time-invariant channel of maximum length $K$, then the receiver can recover both the channel response and the message when $L\gtrsim N+K$, to within constant and log factors.


翻译:我们考虑的是两个未知的矢量, $\ boldsymbol{w} 美元和$\ boldsymbol{x} 美元, 其长度为 $\ boldsymbol{x} 美元。 我们从结构上假设这两个矢量是已知的子空间的成员, 一个带有维度的子空间, 一个带有维度的, 另一个带有维度的K$。 尽管观察到的共变在 $\ boldsylsol{w} 美元和 $\ boldsymbol{x} 美元之间都是非线性, 由它们的外产产品$\ boldsymbol{ ball{x} 美元长度构成的直线性矩阵 。 我们的结构性假设是, 以美元和美元为最低值的流值的內的數值 。

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