Random linear mappings are widely used in modern signal processing, compressed sensing and machine learning. These mappings may be used to embed the data into a significantly lower dimension while at the same time preserving useful information. This is done by approximately preserving the distances between data points, which are assumed to belong to $\mathbb{R}^n$. Thus, the performance of these mappings is usually captured by how close they are to an isometry on the data. Gaussian linear mappings have been the object of much study, while the sub-Gaussian settings is not yet fully understood. In the latter case, the performance depends on the sub-Gaussian norm of the rows. In many applications, e.g., compressed sensing, this norm may be large, or even growing with dimension, and thus it is important to characterize this dependence. We study when a sub-Gaussian matrix can become a near isometry on a set, show that previous best known dependence on the sub-Gaussian norm was sub-optimal, and present the optimal dependence. Our result not only answers a remaining question posed by Liaw, Mehrabian, Plan and Vershynin in 2017, but also generalizes their work. We also develop a new Bernstein type inequality for sub-exponential random variables, and a new Hanson-Wright inequality for quadratic forms of sub-Gaussian random variables, in both cases improving the bounds in the sub-Gaussian regime under moment constraints. Finally, we illustrate popular applications such as Johnson-Lindenstrauss embeddings, null space property for 0-1 matrices, randomized sketches and blind demodulation, whose theoretical guarantees can be improved by our results (in the sub-Gaussian case).


翻译:随机线性绘图被广泛用于现代信号处理、压缩感测和机器学习。 这些绘图可能被用于将数据嵌入一个低得多的维度, 同时保存有用的信息。 这是通过大约保持数据点之间的距离来完成的, 假设这些点属于$mathbb{R ⁇ n$。 因此, 这些绘图的性能通常被它们与数据异度测量的距离所捕捉。 高萨线性绘图是许多研究的对象, 而亚高加索的设置尚未完全被理解。 在后一种情况下, 性能取决于该行的亚加西值标准。 在许多应用中, 例如, 压缩感测, 这个标准可能很大, 甚至随着尺寸的增长而增长, 因此有必要描述这种依赖性。 我们研究一个亚高加索的矩阵如何接近于数据线性测量。 显示我们以前所知道的对亚撒鲁士兰次标准的依赖性, 以及目前的最佳依赖性。 我们的结果不仅能解析, 也只能解根地在Biral- Geal- sal- deal- deal- deal- develrial acrial press press a subal a vical- webal- press a press a subal- webal- press a subilal deal press deal deal deal deal deal deal deal a press a pressal a pressal a press a subal a subal deal deal deal deal pressmental pressmental a pressmental lamental a lamental a subal deal deal lamental a lamental subal a subal subal a subal a subal deal deal deal deal deal deal deal lamental lamental lamental lamental laments laments subal subal subal subal subal subal laments lats, lats, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, 我们, lamentalal

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