<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2017.00005</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Sparse Phase Retrieval of One-Dimensional Signals by Prony&#x00027;s Method</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Beinert</surname> <given-names>Robert</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/411014/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Plonka</surname> <given-names>Gerlind</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="author-notes" rid="fn001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/385981/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Institut f&#x000FC;r Mathematik und Wissenschaftliches Rechnen, Karl-Franzens-Universit&#x000E4;t Graz</institution> <country>Graz, Austria</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Institut f&#x000FC;r Numerische und Angewandte Mathematik, Georg-August-Universit&#x000E4;t G&#x000F6;ttingen</institution> <country>G&#x000F6;ttingen, Germany</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Daniel Potts, Technische Universit&#x000E4;t Chemnitz, Germany</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Dirk Langemann, Technische Universit&#x000E4;t Braunschweig, Germany; Martin Ehler, University of Vienna, Austria</p></fn>
<fn fn-type="corresp" id="fn001"><p>&#x0002A;Correspondence: Gerlind Plonka <email>plonka&#x00040;math.uni-goettingen.de</email></p></fn>
<fn fn-type="other" id="fn002"><p>This article was submitted to Mathematics of Computation and Data Science, a section of the journal Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</p></fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>10</day>
<month>04</month>
<year>2017</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2017</year>
</pub-date>
<volume>3</volume>
<elocation-id>5</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>10</day>
<month>01</month>
<year>2017</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>21</day>
<month>03</month>
<year>2017</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2017 Beinert and Plonka.</copyright-statement>
<copyright-year>2017</copyright-year>
<copyright-holder>Beinert and Plonka</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>In this paper, we show that sparse signals <italic>f</italic> representable as a linear combination of a finite number <italic>N</italic> of spikes at arbitrary real locations or as a finite linear combination of B-splines of order <italic>m</italic> with arbitrary real knots can be almost surely recovered from <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intensity measurements <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> up to trivial ambiguities. The constructive proof consists of two steps, where in the first step Prony&#x00027;s method is applied to recover all parameters of the autocorrelation function and in the second step the parameters of <italic>f</italic> are derived. Moreover, we present an algorithm to evaluate <italic>f</italic> from its Fourier intensities and illustrate it at different numerical examples.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>sparse phase retrieval</kwd>
<kwd>sparse signals</kwd>
<kwd>non-uniform spline functions</kwd>
<kwd>finite support</kwd>
<kwd>Prony&#x00027;s method</kwd>
</kwd-group>
<kwd-group>
<title>Ams subject classifications:</title>
<kwd>42A05</kwd>
<kwd>94A08</kwd>
<kwd>94A12.</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">P 28858</contract-num>
<contract-num rid="cn002">PL 170/16-1</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">Austrian Science Fund<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100002428</named-content></contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Deutsche Forschungsgemeinschaft<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001659</named-content></contract-sponsor>
<counts>
<fig-count count="2"/>
<table-count count="2"/>
<equation-count count="49"/>
<ref-count count="31"/>
<page-count count="10"/>
<word-count count="6306"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>Phase retrieval problems occur in many scientific fields, particularly in optics and communications. They have a long history with rich literature regarding uniqueness of solutions and existence of reliable algorithms for signal reconstruction, see e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and references therein. Usually, the challenge in solving one-dimensional phase retrieval problems is to overcome the strong ambiguousness by determining appropriate further information on the solution signal. Previous literature on characterization of ambiguities of the phase retrieval problem with given Fourier intensities is often concerned with the discrete problem, where a signal <bold>x</bold> in &#x0211D;<sup><italic>N</italic></sup> or &#x02102;<sup><italic>N</italic></sup> has to be recovered. For an overview on the occurring trivial and non-trivial ambiguities in the discrete setting we refer to our survey [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. The behavior of the solution set under additional constraints has been studied for instance in Beinert and Plonka [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], Beinert [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>].</p>
<sec>
<title>1.1. Contribution of this paper</title>
<p>In this paper, we consider the continuous one-dimensional sparse phase retrieval problem to reconstruct a complex-valued signal from the modulus of its Fourier transform. Applications of this problem occur in electron microscopy, wave front sensing, laser optics [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>] as well as in X-ray crystallography and speckle imaging [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. For the posed problem, we will show that for sparse signals the given Fourier intensities are already sufficient for an almost sure unique recovery, and we will give a construction algorithm to recover <italic>f</italic>.</p>
<p>We assume that the sparse signal is either of the form
<disp-formula id="E1"><label>(1.1)</label><mml:math id="M3"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
or, for <italic>m</italic> &#x0003E; 0,
<disp-formula id="E2"><label>(1.2)</label><mml:math id="M4"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
with <inline-formula><mml:math id="M5"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02102;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02208; &#x0211D; for <italic>j</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>N</italic>, where &#x003B4; denotes the Delta distribution, and <italic>B</italic><sub><italic>j, m</italic></sub> is the B-spline of order <italic>m</italic> being determined by the (real) knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x0003C; <italic>T</italic><sub><italic>j</italic>&#x0002B;1</sub> &#x0003C; &#x02026; &#x0003C; <italic>T</italic><sub><italic>j</italic>&#x0002B;<italic>m</italic></sub>. We want to recover these signals from the Fourier intensities <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and will show that only <inline-formula><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>(<italic>N</italic><sup>2</sup>) samples are needed to recover <italic>f</italic>, i.e., all coefficients <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>N</italic> and knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>, almost surely up to trivial ambiguities. The proposed procedure is constructive and consists in two steps. In a first step, we employ Prony&#x00027;s method to determine the coefficients and frequencies of the exponential sum <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. These frequencies are of the form <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> with <italic>j, k</italic> &#x02208; {1, &#x02026;, <italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>}. If these knot differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> are pairwise different for <italic>j</italic> &#x02260; <italic>k</italic>, then we can use this information in a second reconstruction step to compute the knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and the coefficients <italic>c</italic><sub><italic>j</italic></sub>, and thus the desired signal.</p>
</sec>
<sec>
<title>1.2. Related work on sparse phase retrieval</title>
<p>While the general phase retrieval problem has been extensively studied for a long time, the special case of sparse phase retrieval grew to a strongly emerging field of research only recently, particularly often connected with ideas from compressed sensing. Most of the papers consider a discrete setting, where the <italic>N</italic>-dimensional real or complex <italic>k</italic>-sparse vector <bold>x</bold> has to be reconstructed from measurements of the more general form <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with vectors <bold>a</bold><sub><italic>j</italic></sub> forming the rows of a measurement matrix <bold>A</bold> &#x02208; &#x02102;<sup><italic>M</italic>&#x000D7;<italic>N</italic></sup>. The needed number <italic>M</italic> of measurements depends on the sparsity <italic>k</italic>.</p>
<p>If <bold>A</bold> presents rows of a Fourier matrix, this setting is close to the sparse phase retrieval problem considered in optics, see e.g.,[<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Here the problem is first rewritten as (non-convex) rank minimization problem, then a tight convex relaxation is applied and the optimization problem is solved by a re-weighted <italic>l</italic><sub>1</sub>-minimization method. The related approach in Eldar et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] employs the magnitudes of the short-time Fourier transform and applies the occurring redundancy for unique recovery of the desired signal. A corresponding reconstruction algorithm is then based on an adaptation of the GESPAR algorithm in Shechtman et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>].</p>
<p>In Li and Voroninski [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], the measurement matrix <bold>A</bold> is taken with random rows and the PhaseLift approach [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] leads to a convex optimization problem that recovers the sparse solution with high probability. Employing a thresholded gradient descent algorithm to a non-convex empirical risk minimization problem that is derived from the phase retrieval problem, Cai et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] have established the minimax optimal rates of convergence for noisy sparse phase retrieval under sub-exponential noise.</p>
<p>Other papers rely on the compressed sensing approach to construct special frame vectors <bold>a</bold><sub><italic>j</italic></sub> to ensure uniqueness of the phase retrieval problem with high probability, where the number of needed vectors is <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>(<italic>k</italic>), see e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>].</p>
<p>We would like to emphasize that all approaches employing general or random measurement matrices in phase retrieval are quite different in nature from our phase retrieval problem based on Fourier intensity measurements. In this paper, we want to stick on considering Fourier intensity measurements because of their particular relevance in practice.</p>
<p>Early attempts to exploit sparsity of a discrete signal for unique recovery using Fourier intensities go back to unpublished manuscripts by Yagle [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], where a variation of Prony&#x00027;s method is applied in a non-iterative algorithm to sparse signal and image reconstruction. Unfortunately, the algorithm proposed there not always determines the signal support correctly.</p>
<p>The continuous one-dimensional phase retrieval problem has been rarely discussed in the literature, see [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. In the preprint [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], the authors also considered the recovery of sparse continuous signals of the form (1.1). However, in that paper the sparse phase retrieval problem is in turn transferred into a turnpike problem that is computationally expensive to solve. Moreover there exist cases, where a unique solution cannot be found, see [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Our method circumvents this problem by proposing an iterative procedure to fix the signal support (resp. the knots of the signal represented as a B-spline function) where the corresponding signal coefficients are evaluated simultaneously.</p>
</sec>
<sec>
<title>1.3. Organization of this paper</title>
<p>In Section 2, we shortly recall the mathematical formulation of the considered sparse phase retrieval problem and the notion of trivial ambiguities of the phase retrieval problem that always occur.</p>
<p>Section 3 is devoted to the special case of phase retrieval for signals of the form (1.1). Using Prony&#x00027;s method, we give a constructive proof for the unique recovery of the <italic>N</italic>-sparse signal <italic>f</italic> up to trivial ambiguities using <sup>3</sup>/<sub>2</sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)&#x0002B;1 Fourier intensity measurements. Here we have to assume that the knot differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> are pairwise different.</p>
<p>In Section 4, the ansatz is generalized to the unique recovery of spline functions of the form (1.2) where we need to employ <sup>3</sup>/<sub>2</sub>(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>)(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic> &#x02212; 1) &#x0002B; 1 Fourier intensity measurements. In Section 5, we present an explicit algorithm for the considered sparse phase retrieval problem and illustrate it at different examples.</p>
</sec></sec>
<sec id="s2">
<title>2. Trivial ambiguities of the phase retrieval problem</title>
<p>We wish to recover an unknown complex-valued signal <italic>f</italic> : &#x0211D; &#x02192; &#x02102; of the form (1.1) or (1.2) with compact support from its Fourier intensity <inline-formula><mml:math id="M12"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> given by
<disp-formula id="E3"><label>(2.1)</label><mml:math id="M13"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
For the spike function in (1.1), we interpret the Fourier integral in (2.1) in a distributional sense, i.e., <inline-formula><mml:math id="M14"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Unfortunately, the recovery of the signal <italic>f</italic> is complicated because of the well-known ambiguousness of the phase retrieval problem. Transferring [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, Proposition 2.1] to our setting, we can recover <italic>f</italic> only up to the following ambiguities, which immediately follow from the properties of the Fourier transform.</p>
<p>Proposition 2.1. <italic>Let f be a signal of the form (1.1) or a non-uniform spline function of the form (1.2). Then</italic></p>
<list list-type="roman-lower">
<list-item><p><italic>the rotated signal e<sup>i&#x003B1;</sup> f for &#x003B1; &#x02208; &#x0211D;</italic>,</p></list-item>
<list-item><p><italic>the time shifted signal f(&#x000B7; &#x02212; t<sub>0</sub>) for t<sub>0</sub> &#x02208; &#x0211D;</italic>,</p></list-item>
<list-item><p><italic>and the conjugated and reflected signal</italic> <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula></p></list-item>
</list>
<p><italic>have the same Fourier intensity</italic> <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Although the ambiguities in Proposition 2.1 always occur, they are of minor interest because of their close relation to the original signal. For this reason, we call ambiguities caused by rotation, time shift, conjugation and reflection, or by combinations of these <italic>trivial</italic>. In the following, we will show that for the considered sparse signals the remaining non-trivial ambiguities only occur in rare cases.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. Phase retrieval for distributions with discrete support</title>
<p>Initially, we restrict ourselves to the recovery of signals <italic>f</italic> of the form (1.1) with complex-valued coefficients <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, spike locations <italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003C; &#x022EF; &#x0003C; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub>, and Fourier transform.</p>
<disp-formula id="E4"><mml:math id="M18"><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x0211D;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The known squared Fourier intensity <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> can be represented by</p>
<disp-formula id="E5"><label>(3.1)</label><mml:math id="M20"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, in order to recover <italic>f</italic> being determined by the coefficients <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x02102;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02208; &#x0211D;, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>N</italic>, we will first recover the differences of the frequencies <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> and the corresponding products of coefficients <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in (3.1) and then derive the desired parameters of <italic>f</italic> in a second step.</p>
<sec>
<title>3.1. First step: parameter recovery by prony&#x00027;s method</title>
<p>Let us assume that the knot differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> in (3.1) are pairwise different for <italic>j</italic> &#x02260; <italic>k</italic>. The squared Fourier intensity can then be written in the form</p>
<disp-formula id="E6"><label>(3.2)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x0200B;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where we assume that the frequencies &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>, &#x02113; &#x0003D; &#x02212;<sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub> are ordered by size. Obviously, the frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> satisfy &#x003C4;<sub>&#x02212;&#x02113;</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>. Further, each &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003E; 0 corresponds to a difference <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> for some <italic>j</italic> &#x0003E; <italic>k</italic>, and the related coefficient &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> then equals to <inline-formula><mml:math id="M24"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. For the zero frequency &#x003C4;<sub>0</sub> &#x0003D; 0, we have <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>In the first step, we want to recover all frequencies &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> and the corresponding coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub>, &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub> of <italic>P</italic>(&#x003C9;). However, at this stage, the bijective mapping between &#x02113; &#x0003E; 0 and (<italic>j, k</italic>) with <italic>j</italic> &#x0003E; <italic>k</italic> such that &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> will be still unknown and needs to be found in a second reconstruction step. In order to recover the frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> and the unknown coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> from the exponential sum (3.2) we employ Prony&#x00027;s method [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>].</p>
<p>Let <italic>h</italic> &#x0003E; 0 be chosen such that <italic>h&#x003C4;</italic><sub>&#x02113;</sub> &#x0003C; &#x003C0; for all &#x02113; &#x0003D; 1, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>. Using the intensity values <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <italic>k</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, 2<italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1) &#x0002B; 1, the unknown parameters &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> and &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> in (3.2) can be determined by exploiting the algebraic Prony polynomial &#x0039B;(<italic>z</italic>) defined by</p>
<disp-formula id="E7"><label>(3.3)</label><mml:math id="M27"><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003BB;<sub><italic>k</italic></sub> denote the coefficients in the monomial representation of &#x0039B;(<italic>z</italic>). Obviously, &#x0039B;(<italic>z</italic>) is always a monic polynomial, which means that &#x003BB;<sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)&#x0002B;1</sub> &#x0003D; 1.</p>
<p>Using the definition of the Prony polynomial &#x0039B;(<italic>z</italic>) in (3.3), we observe that</p>
<disp-formula id="E8"><mml:math id="M28"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mtext>&#x0200B;</mml:mtext></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x0200B;&#x0200B;&#x0200B;&#x0200B;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x0200B;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x0200B;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>for <italic>m</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1). Consequently, the vector of remaining coefficients <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of the Prony polynomial &#x0039B;(<italic>z</italic>) can be determined by solving the system of linear equations</p>
<disp-formula id="E9"><label>(3.4)</label><mml:math id="M30"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>h</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:mstyle class="text"><mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:mstyle class="text"><mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Since the Hankel matrix <italic><bold>H</bold></italic> can be written as</p>
<disp-formula id="E10"><mml:math id="M33"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msup><mml:mtext>diag</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with the Vandermonde matrix <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>V</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the system of linear equations (3.4) possesses a unique solution if and only if the unimodular values <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> differ pairwise for &#x02113; &#x0003D; &#x02212;<sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>. This assumption has been ensured by choosing an <italic>h</italic> such that <italic>h&#x003C4;</italic><sub>&#x02113;</sub> &#x02208; (&#x02212;&#x003C0;, &#x003C0;), since the &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> had been supposed to be pairwise different.</p>
<p>Knowing the coefficients &#x003BB;<sub><italic>k</italic></sub> of &#x0039B;(<italic>z</italic>), we can determine the unknown frequencies &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> by evaluating the roots of the Prony polynomial (3.3). The coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> can now be computed by solving the over-determined equation system</p>
<disp-formula id="E11"><label>(3.5)</label><mml:math id="M36"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with a Vandermonde-type system matrix.</p>
<p>The procedure summarized above is Prony&#x00027;s method, adapted to the non-negative exponential sum <italic>P</italic>(&#x003C9;) in (3.2). In the numerical experiments in Section 5, we will apply the approximate Prony method (APM) in Potts and Tasche [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. APM is based on the above considerations but it is numerically more stable and exploits the special properties <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and &#x003C4;<sub>&#x02212;&#x02113;</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> for &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>.</p>
<p>Let us now investigate the question, how many intensity values are at least necessary for the recovery of <italic>P</italic>(&#x003C9;) in (3.2). Counting the number of unknowns of <italic>P</italic>(&#x003C9;) in (3.2), we only need to recover the <sup>3</sup>/<sub>2</sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1) &#x0002B; 1 real values &#x003B3;<sub>0</sub> and Re <italic>&#x003B3;</italic><sub>&#x02113;</sub>, Im <italic>&#x003B3;</italic><sub>&#x02113;</sub>, &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>, for &#x02113; &#x0003D; 1, &#x02026;<sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>. We will show now that using the special structure of the real polynomial <italic>P</italic>(&#x003C9;) in (0.2) and of the Prony polynomial &#x0039B;(<italic>z</italic>) in (0.3), we indeed need only <sup>3</sup>/<sub>2</sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1) &#x0002B; 1 exact equidistant real measurements <italic>P</italic>(<italic>kh</italic>), <italic>k</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup>3</sup>/<sub>2</sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1) to recover all parameters determining <italic>P</italic>(&#x003C9;). This can be seen as follows.</p>
<p>Reconsidering &#x0039B;(<italic>z</italic>) in (3.3) with &#x003C4;<sub>0</sub> &#x0003D; 0 and &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003C4;<sub>&#x02212;&#x02113;</sub>, we obtain</p>
<disp-formula id="E12"><mml:math id="M38"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where all occurring coefficients &#x003BB;<sub><italic>k</italic></sub> are real. Moreover, since</p>
<disp-formula id="E13"><mml:math id="M39"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x0220F;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>is antisymmetric, it follows that</p>
<disp-formula id="E14"><mml:math id="M40"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>and particularly &#x003BB;<sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)&#x0002B;1</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003BB;<sub>0</sub> &#x0003D; 1. In order to determine the unknown coefficients &#x003BB;<sub><italic>k</italic></sub>, <italic>k</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub> of</p>
<disp-formula id="E15"><mml:math id="M41"><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>we employ (3.2) and observe that for <italic>m</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub> &#x02212; 1,</p>
<disp-formula id="E16"><mml:math id="M42"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Therefore, the vector of unknown coefficients <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be evaluated from the system
<disp-formula id="E17"><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
The frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> are then extracted from the zeros of &#x0039B;(<italic>z</italic>), and the coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub>, &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/<sub>2,</sub></sup> are computed as in (3.5) but with <italic>k</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup>3</sup>/<sub>2</sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1).</p>
</sec>
<sec>
<title>3.2. Second step: unique signal recovery</title>
<p>Having determined the frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> as well as the corresponding coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> of (3.2), we want to reconstruct the parameters <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>j</italic> &#x0003D; 1, &#x02026;, <italic>N</italic>, of <italic>f</italic> in (1.1) in a second step.</p>
<p>Theorem 3.1. <italic>Let f be a signal of the form (1.1), whose knot differences T<sub>j</sub> &#x02212; T<sub>k</sub> differ pairwise for j, k &#x02208; {</italic>1, <italic>&#x02026;, N} with j &#x02260; k, and whose coefficients satisfy <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Further, let h be a step size such that h(T<sub>j</sub> &#x02212; T<sub>k</sub>) &#x02208; (&#x02212;&#x003C0;, &#x003C0;) for all j, k. Then f can be uniquely recovered from its Fourier intensities <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> with &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup>3</sup>/<sub>2</sub>N(N &#x02212; 1) up to trivial ambiguities</italic>.</p>
<p>Proof. Applying Prony&#x00027;s method to the given data <inline-formula><mml:math id="M48"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>, we can compute the frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> and the related coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> of the squared Fourier intensity (3.2). We denote by <inline-formula><mml:math id="M49"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the list of obtained positive frequencies ordered by size. Now, we need to recover the mapping &#x02113; &#x02192; (<italic>j, k</italic>) such that &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub>, where we can assume that <italic>j</italic> &#x0003E; <italic>k</italic> for &#x02113; &#x0003E; 0.</p>
<p>Obviously, the maximal distance &#x003C4;<sub><sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/2</sub> is now equal to the length <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub>1</sub> of the unknown <italic>f</italic> in (1.1). Due to the trivial shift ambiguity, we can assume without loss of generality that <italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003D; 0 and <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x0003D; &#x003C4;<sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/<sub>2</sub></sub>. Further, the second largest distance &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;1</sub> corresponds either to <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub>1</sub> or to <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub>2</sub>. Due to the trivial reflection and conjugation ambiguity, we can assume that <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003D; &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;1</sub>. By definition, there exists a <inline-formula><mml:math id="M50"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> in our sequence of parameters <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is hence equal to the knot difference <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub>. Thus, we obtain
<disp-formula id="E18"><mml:math id="M54"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;and</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
These equations lead us to
<disp-formula id="E19"><mml:math id="M55"><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
and thus to
<disp-formula id="E20"><mml:math id="M56"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
Since <italic>f</italic> can only be recovered up to a global rotation, we can assume that <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is real and non-negative, which allows us to determine the coefficients <inline-formula><mml:math id="M58"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M60"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in a unique way.</p>
<p>Having fixed <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003D; &#x003C4;<sub><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2</sub> and <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;1</sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003D; &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;1</sub> we notice that the third largest distance &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;2</sub> is either equal to <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>2</sub> or to <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;2</sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;2</sub>. As before, there exists a frequency <inline-formula><mml:math id="M61"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math id="M62"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Case 1: If &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;2</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic></sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>2</sub>, then we have
<disp-formula id="E21"><mml:math id="M63"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
with the related coefficient <inline-formula><mml:math id="M64"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Moreover, we have <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> such that
<disp-formula id="E22"><label>(3.6)</label><mml:math id="M66"><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
Case 2: If &#x003C4;<sub>(<italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)/2)&#x02212;2</sub> &#x0003D; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;2</sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>1</sub>, then we have
<disp-formula id="E23"><mml:math id="M67"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
with the related coefficient <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Thus,
<disp-formula id="E24"><label>(3.7)</label><mml:math id="M70"><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
However, only one of the two equalities in (3.6) and (3.7) can be true, since if both were true then <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> lead to
<disp-formula id="E25"><mml:math id="M73"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
contradicting the assumption that <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Consequently, either the equation in (3.6) or the equation in (3.7) holds true and we can either determine <italic>T</italic><sub>2</sub> with <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> or <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x02212;2</sub> with <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Removing all frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> from the sequence of distances <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that correspond to the differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> of the recovered knots, we can repeat this approach to find the remaining coefficients and knots of <italic>f</italic> inductively.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>If we identify the space of complex-valued signals of the form (1.1) with the real space &#x0211D;<sup>3<italic>N</italic></sup>, the condition that two knot differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic><sub>1</sub></sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub><italic>k</italic><sub>1</sub></sub> and <italic>T</italic><sub><italic>j</italic><sub>2</sub></sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub><italic>k</italic><sub>2</sub></sub> are equal for fixed indices <italic>j</italic><sub>1</sub>, <italic>j</italic><sub>2</sub>, <italic>k</italic><sub>1</sub>, and <italic>k</italic><sub>2</sub> defines a hyperplane with Lebesgue measure zero. An analogous observation follows for the condition <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The signals excluded in Theorem 3.1 hence form a negligible null set.</p>
<p>Corollary 3.2. <italic>Almost all signals f in (1.1) can be uniquely recovered from their Fourier intensities <inline-formula><mml:math id="M79"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> up to trivial ambiguities.</italic></p>
<p>Remark 3.3. 1. Since the proof of Theorem 3.1 is constructive, it can be used to recover an unknown signal (1.1) analytically and numerically. If the number <italic>N</italic> of spikes is known beforehand then the assumption of Theorem 3.1 can be simply checked during the computation. If the assumption regarding pairwise different distances <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> is not satisfied, then the application of Prony&#x00027;s method in the first step yields less than <italic>N</italic>(<italic>N</italic> &#x02212; 1) &#x0002B; 1 pairwise distinct frequency differences &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>. The second assumption <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be verified in the second step, where <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M83"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are evaluated.</p>
<p>2. A similar phase retrieval problem had been transferred to a turnpike problem in Ranieri et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. The turnpike problem deals with the recovery of the knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> from an unlabeled set of distances. Although this problem is solvable under certain conditions, a backtracing algorithm can have exponential complexity in the worst case, see [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. Retrieval of spline functions with arbitrary knots</title>
<p>In this section, we generalize our findings to spline functions of order <italic>m</italic> &#x02265; 1. Let us recall that the B-splines <italic>B</italic><sub><italic>j, m</italic></sub> in (1.2) being generated by the knot sequence <italic>T</italic><sub>1</sub> &#x0003C; &#x022EF; &#x0003C; <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic></sub> are recursively defined by
<disp-formula id="E26"><mml:math id="M84"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
with
<disp-formula id="E27"><mml:math id="M85"><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mn>&#x1D7D9;</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>else,</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
see for instance [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>, p. 131]. Further, we notice that for 0 &#x02264; <italic>k</italic> &#x02264; <italic>m</italic>&#x02212;2 the <italic>k</italic>th derivative of the spline <italic>f</italic> in (1.2) is given by
<disp-formula id="E28"><label>(4.1)</label><mml:math id="M86"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
where the coefficients <inline-formula><mml:math id="M87"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are recursively defined by</p>
<disp-formula id="E29"><mml:math id="M88"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with the convention that <inline-formula><mml:math id="M89"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, see [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>, p. 139]. For <italic>k</italic> &#x0003D; <italic>m</italic> &#x02212; 1, Equation (4.1) coincides with a step function, i.e., with the right derivative of the linear spline <italic>f</italic><sup>(<italic>m</italic>&#x02212;2)</sup>. Further, in a distributional manner, the <italic>m</italic>th derivative of <italic>f</italic> is given by</p>
<disp-formula id="E30"><label>(4.2)</label><mml:math id="M90"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with the coefficients</p>
<disp-formula id="E31"><mml:math id="M91"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the Dirac delta distribution &#x003B4;.</p>
<p>Applying the Fourier transform to (4.2), we now obtain</p>
<disp-formula id="E32"><label>(4.3)</label><mml:math id="M92"><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>and thus</p>
<disp-formula id="E33"><label>(4.4)</label><mml:math id="M93"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Since the exponential sum on the right-hand side of (4.4) has exactly the same structure as the exponential sum in (3.2), we can immediately generalize Theorem 3.1 by considering</p>
<disp-formula id="E34"><label>(4.5)</label><mml:math id="M94"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Theorem 4.1. <italic>Let f be a spline function of the form (1.2) of order <italic>m</italic>, whose knot distances <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> differ pairwise for <italic>j, k</italic> &#x02208; {1, &#x02026;, <italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>} with <italic>j</italic> &#x02260; <italic>k</italic>, and whose coefficients satisfy <inline-formula><mml:math id="M95"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Further, let <italic>h</italic> be a step size such that <italic>h</italic>(<italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub>) &#x02208; (&#x02212;&#x003C0;, &#x003C0;) for all <italic>j, k</italic>. Then <italic>f</italic> can be uniquely recovered from its Fourier intensities <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> with &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <inline-formula><mml:math id="M97"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>)(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic> &#x02212; 1) up to trivial ambiguities.</italic></p>
<p>Proof. The statement can be established by proceeding in the same manner as in Section 3. First we apply Prony&#x00027;s method to the given samples <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic>)(<italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic> &#x02212; 1) in order to determine the coefficients and frequencies of <italic>P</italic>(&#x003C9;) in (4.5). In a second step, the values <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> in (4.3) can be determined analytically as discussed in Theorem 3.1. Reversing the definition of <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, we can finally compute the unknown coefficients <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E35"><mml:math id="M103"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E36"><mml:math id="M104"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with <inline-formula><mml:math id="M105"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M106"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, which finishes the proof.&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025A1;</p>
<p>Corollary 4.2. <italic>Almost all spline functions <italic>f</italic> of order <italic>m</italic> in (1.2) can be uniquely recovered from their Fourier intensities |<inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>| up to trivial ambiguities.</italic></p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5. Numerical experiments</title>
<p>Since the proofs of Theorem 3.1 and Theorem 4.1 are constructive, they can be straightforwardly transferred to numerical algorithms to recover a spline function from its Fourier intensity. However, Prony&#x00027;s classical method introduced in subsection 3.1 is numerically unstable with respect to inexact measurements and to frequencies lying close together. For this reason, there are numerous approaches to improve the classical method. In order to verify Theorem 3.1 and Theorem 4.1 numerically, we apply the so-called approximate Prony method (APM) proposed by Potts and Tasche [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>, Algorithm 4.7] for recovery of parameters of an exponential sum of the form</p>
<disp-formula id="E37"><label>(5.1)</label><mml:math id="M108"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>with &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003C4;<sub>&#x02212;&#x02113;</sub> and <inline-formula><mml:math id="M109"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false" class="mml-overline"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x000AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The algorithm can be summarized as follows, where the exact number 2<italic>M</italic> &#x0002B; 1 of the occurring frequencies in (5.1) needs not be known beforehand.</p>
<table-wrap position="float">
<label>Algorithm 5.1</label>
<caption><p>Approximate Prony method [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<tbody>
<tr>
<td align="left" valign="top">
<italic>Input:</italic> upper bound <italic>L</italic> &#x02208; &#x02115; of the number 2<italic>M</italic> &#x0002B; 1 of exponentials; measurements <italic>P</italic>(<italic>hk</italic>) with <italic>k</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, 2<inline-formula><mml:math id="M110"><mml:mover accent="true"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:mover accent="true"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> &#x02265; <italic>L</italic>; accuracies &#x003B5;<sub>1</sub>, &#x003B5;<sub>2</sub>, and &#x003B5;<sub>3</sub>.
<list list-type="order">
<list-item><p>Compute a right singular vector <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> corresponding to the smallest singular value of the rectangular Hankel matrix <inline-formula><mml:math id="M113"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Evaluate the roots <inline-formula><mml:math id="M114"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of the polynomial <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M116"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M117"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Compute a right singular vector <inline-formula><mml:math id="M118"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>&#x003BB;</mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> corresponding to the second smallest singular value of the rectangular Hankel matrix <inline-formula><mml:math id="M119"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Evaluate the roots <inline-formula><mml:math id="M120"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of the polynomial <inline-formula><mml:math id="M121"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x0039B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M123"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Determine all frequencies of the form <inline-formula><mml:math id="M124"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if there exist indices <italic>j</italic> and <italic>k</italic> with <inline-formula><mml:math id="M125"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and denote the number of found frequencies by <inline-formula><mml:math id="M126"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Compute the coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> as least squares solution of the over-determined system of linear equations
<disp-formula id="E38"><mml:math id="M127"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mtext>e</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
with &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> &#x0003D; &#x02212;&#x003C4;<sub>&#x02212;&#x02113;</sub> &#x0003D; <sup>&#x003C9;<sub>&#x02113;</sub></sup>/<sub><italic>h</italic></sub> by using the diagonal preconditioner
<disp-formula id="E39"><mml:math id="M128"><mml:mi mathvariant="bold-italic">D</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>diag&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><p>Delete all pairs (&#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>, &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub>) with |&#x003B3;<sub>&#x02113;</sub>| &#x02264; &#x003B5;<sub>3</sub>.</p></list-item>
<list-item><p>Repeat step 6 with respect to the remaining frequencies &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>.</p></list-item>
</list>
<italic>Output:</italic> coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub> and frequencies &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub>.
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>A second adaption of the proof of Theorem 4.1 concerns the reconstruction of the coefficients <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> from the recovered coefficients <inline-formula><mml:math id="M130"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. In order to describe the relation between the coefficients as system of linear equations, we define the rectangular matrices <italic><bold>C</bold></italic><sup>(<italic>m</italic>&#x02212;<italic>k</italic>)</sup> &#x02208; &#x0211D;<sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>k</italic>&#x02212;1) &#x000D7; (<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>k</italic>)</sup> for <italic>k</italic> &#x0003D; 0, &#x02026;, <italic>m</italic>&#x02212;1 elementwise by</p>
<disp-formula id="E40"><mml:math id="M131"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mstyle scriptlevel='+1'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>else,</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E41"><mml:math id="M132"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>else.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>Then, the recursion between the coefficients <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M134"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> can be stated as</p>
<disp-formula id="E42"><mml:math id="M135"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where we use the coefficient vectors <inline-formula><mml:math id="M136"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle class="text"><mml:mtext mathvariant="bold-italic">c</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. Instead of computing the coefficients stepwise from left to right, we can determine the coefficients <inline-formula><mml:math id="M137"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by solving the over-determined system of linear equations</p>
<disp-formula id="E43"><label>(5.2)</label><mml:math id="M138"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>With these modifications, we recover a spline function of order <italic>m</italic> from its Fourier intensity by the following algorithm.</p>
<table-wrap position="float">
<label>Algorithm 5.2</label>
<caption><p>Phase retrieval</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<tbody>
<tr>
<td align="left" valign="top"><italic>Input:</italic> Fourier intensities <inline-formula><mml:math id="M139"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02131;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M140"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math></inline-formula>, step size <italic>h</italic> &#x0003E; 0, order <italic>m</italic> &#x02265; 0 of the spline function, upper bound <italic>L</italic> of the number <italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic> of knots with <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, accuracy &#x003B5;.
<list list-type="order">
<list-item><p>Compute the squared Fourier intensity of the <italic>m</italic>th derivative of the spline at the given points by
<disp-formula id="E44"><mml:math id="M142"><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02131;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x02131;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent='true'><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02323;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></list-item>
<list-item><p>Apply the approximate Prony method (Algorithm 5.1) to determine the knot distances &#x003C4;<sub>&#x02113;</sub> with &#x02113; &#x0003D; &#x02212;<sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>)(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>, &#x02026;, <sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>)(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub> in increasing order and the corresponding coefficients &#x003B3;<sub>&#x02113;</sub>.</p></list-item>
<list-item><p>Update the reconstructed distances and coefficients by
<disp-formula id="E45"><mml:math id="M143"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;and&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
for &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, <sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>)(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>.</p></list-item>
<list-item><p>Set <italic>T</italic><sub>1</sub> : &#x0003D; 0, <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic></sub> : &#x0003D; &#x003C4;<sub><sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>)(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub></sub>, and <italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1</sub> : &#x0003D; &#x003C4;<sub>(<sup>(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>)(<italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>)&#x02212;1</sub>; find the index &#x02113;<sup>&#x0002A;</sup> with <inline-formula><mml:math id="M144"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>; and compute the corresponding coefficients by
<disp-formula id="E46"><mml:math id="M145"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
as well as
<disp-formula id="E47"><mml:math id="M146"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02003;and&#x02003;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
Initialize the lists of recovered knots and coefficients by
<disp-formula id="E48"><mml:math id="M147"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;and</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
and remove the used knot distances from the set <inline-formula><mml:math id="M148"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>For the maximal remaining distance <inline-formula><mml:math id="M149"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math id="M150"><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, determine the index &#x02113;<sup>&#x0002A;</sup> with <inline-formula><mml:math id="M151"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
<list list-type="alpha-lower">
<list-item><p>If <inline-formula><mml:math id="M152"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the knot distance corresponds to the centre of the interval [<italic>T</italic><sub>1</sub>, <italic>T</italic><sub><italic>M</italic>&#x0002B;<italic>n</italic></sub>]. Thus append <italic>T</italic> by <sup><italic>T</italic><sub><italic>N</italic>&#x0002B;<italic>m</italic></sub></sup>/2 and <italic>C</italic><sup>(0)</sup> by <inline-formula><mml:math id="M153"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item>
<list-item><p>Otherwise, compute the values <inline-formula><mml:math id="M154"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M155"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>l</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. If
<disp-formula id="E49"><mml:math id="M156"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mover accent='true'><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x000AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
then assume that (3.7) with <italic>d</italic><sup>(<italic>r</italic>)</sup>, <inline-formula><mml:math id="M157"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M158"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> instead of <inline-formula><mml:math id="M159"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, &#x003B3;<sub>(<sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>)&#x02212;2</sub>, <inline-formula><mml:math id="M160"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> holds true and append <italic>T</italic> by 1/2<inline-formula><mml:math id="M161"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>C</italic><sup>(0)</sup> by <italic>d</italic><sup>(<italic>r</italic>)</sup>, else assume that (3.6) with <italic>d</italic><sup>(<italic>l</italic>)</sup>, <inline-formula><mml:math id="M162"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M163"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> instead of <inline-formula><mml:math id="M164"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, &#x003B3;<sub>(<sup><italic>N</italic>(<italic>N</italic>&#x02212;1)</sup>/<sub>2</sub>)&#x02212;2</sub>, <inline-formula><mml:math id="M165"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> holds true and append <italic>T</italic> by 1/2<inline-formula><mml:math id="M166"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>C</italic><sup>(0)</sup> by <italic>d</italic><sup>(<italic>l</italic>)</sup>.</p></list-item>
</list></p>
<p>Remove all distances between the new knot and the already recovered knots from <inline-formula><mml:math id="M167"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and repeat step 5 until the set <inline-formula><mml:math id="M168"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">T</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is empty.</p></list-item>
<list-item><p>Determine the coefficients <inline-formula><mml:math id="M169"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by solving the over-determined equation system (5.2).</p>
</list-item>
</list>
<italic>Output:</italic> knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and coefficients <inline-formula><mml:math id="M170"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the signal (1.1) (<italic>m</italic> &#x0003D; 0) or the spline function in (1.2) (<italic>m</italic> &#x0003E; 0).
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Example 5.1. In the first numerical example, we consider a spike function as in (1.1) with 15 spikes. More precisely, the locations <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and the coefficients <inline-formula><mml:math id="M171"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the true spike function <italic>f</italic> are given in Table <xref ref-type="table" rid="T1">1</xref>. In order to recover <italic>f</italic> from the Fourier intensity measurements <inline-formula><mml:math id="M172"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02131;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> with &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, 1000, we apply Algorithm 2 with the accuracies &#x003B5; : &#x0003D; 10<sup>&#x02212;3</sup>, <inline-formula><mml:math id="M173"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M174"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M175"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. In order to ensure that <italic>h</italic>(<italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub>) &#x02208; (&#x02212;&#x003C0;, &#x003C0;) as assumed in Theorem 3.1, we chose <italic>h</italic> : &#x0003D; <sup>0.95(<italic>T</italic><sub>15</sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>1</sub>)</sup>/<sub>&#x003C0;</sub>. The results of the phase retrieval algorithm and the absolute errors of the knots and coefficients of the recovered spike function are shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1</xref>. Although the approximate Prony method has to recover 211 knot differences, the knots and coefficients of <italic>f</italic> are reconstructed very accurately. &#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025CB;</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p><bold>Knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and coefficients <inline-formula><mml:math id="M176"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the spike function in Example 5.1</bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M177"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M178"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M179"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;53.5895</td>
<td valign="top" align="center">4.910 &#x0002B; 0.000i</td>
<td valign="top" align="center">6</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;28.1475</td>
<td valign="top" align="center">0.278 &#x0002B; 0.598i</td>
<td valign="top" align="center">11</td>
<td valign="top" align="center">1.3755</td>
<td valign="top" align="center">2.887 &#x0002B; 3.828i</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">2</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;50.2765</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;0.165 &#x0002B; 0.814i</td>
<td valign="top" align="center">7</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;22.6005</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;1.450 &#x0002B; 3.246i</td>
<td valign="top" align="center">12</td>
<td valign="top" align="center">20.0945</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;1.423 &#x0002B; 0.397i</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">3</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;49.3765</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;2.368 &#x02212; 1.314i</td>
<td valign="top" align="center">8</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;19.6495</td>
<td valign="top" align="center">0.508 &#x0002B; 0.243i</td>
<td valign="top" align="center">13</td>
<td valign="top" align="center">33.4525</td>
<td valign="top" align="center">0.023 &#x02212; 2.039i</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">4</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;42.6915</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;0.293 &#x0002B; 0.541i</td>
<td valign="top" align="center">9</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;6.1705</td>
<td valign="top" align="center">0.073 &#x02212; 0.528i</td>
<td valign="top" align="center">14</td>
<td valign="top" align="center">34.8415</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;2.997 &#x0002B; 3.767i</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">5</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;28.3915</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;1.841 &#x0002B; 2.589i</td>
<td valign="top" align="center">10</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;3.8985</td>
<td valign="top" align="center">3.135 &#x0002B; 0.339i</td>
<td valign="top" align="center">15</td>
<td valign="top" align="center">53.5895</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;0.064 &#x02212; 0.368i</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p><bold>Results of Algorithm 5.2 for the spike function in Example 5.1. (A)</bold> Real part of the recovered and true spike function. <bold>(B)</bold> Imaginary part of the recovered and true spike function. <bold>(C)</bold> Absolute error of the recovered knots. <bold>(D)</bold> Absolute error of the recovered coefficients.</p></caption>
<graphic xlink:href="fams-03-00005-g0001.tif"/>
</fig>
<p>Example 5.2. In the second example, we consider the piecewise quadratic spline function <italic>f</italic> of order <italic>m</italic> &#x0003D; 3 as in (1.2) with <italic>N</italic> &#x0003D; 7 coefficients and <italic>N</italic> &#x0002B; <italic>m</italic> &#x0003D; 10 knots as given in Table <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref>. To recover <italic>f</italic> from its Fourier intensity measurements <inline-formula><mml:math id="M180"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02131;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x02113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> with &#x02113; &#x0003D; 0, &#x02026;, 400 and with <italic>h</italic> &#x0003D; <sup>0.95(<italic>T</italic><sub>10</sub>&#x02212;<italic>T</italic><sub>1</sub>)</sup>/<sub>&#x003C0;</sub>, we again apply Algorithm 2. As accuracies for the phase retrieval algorithm and the approximate Prony method, we choose &#x003B5; : &#x0003D; 10<sup>&#x02212;3</sup>, <inline-formula><mml:math id="M181"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M182"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M183"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. In Figure <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>, the recovered function is compared with the true signal. Again, the reconstructed knots and coefficients have only very small absolute errors. &#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x025CB;</p>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p><bold>Knots <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> and coefficients <inline-formula><mml:math id="M184"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of the spline function in Example 5.2</bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead><tr>
<th valign="top" align="left"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M185"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M186"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>j</italic></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub></bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold><inline-formula><mml:math id="M187"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;17.022</td>
<td valign="top" align="center">5.342 &#x0002B; 0.000i</td>
<td valign="top" align="center">5</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;7.745</td>
<td valign="top" align="center">3.597 &#x02212; 0.334i</td>
<td valign="top" align="center">8</td>
<td valign="top" align="center">2.309</td>
<td valign="top" align="center">&#x02014;</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">2</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;13.921</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;3.569 &#x0002B; 0.132i</td>
<td valign="top" align="center">6</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;4.313</td>
<td valign="top" align="center">0.554 &#x02212; 2.251i</td>
<td valign="top" align="center">9</td>
<td valign="top" align="center">9.318</td>
<td valign="top" align="center">&#x02014;</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">3</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;9.536</td>
<td valign="top" align="center">0.440 &#x02212; 1.413i</td>
<td valign="top" align="center">7</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;0.336</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;4.072 &#x0002B; 1.433i</td>
<td valign="top" align="center">10</td>
<td valign="top" align="center">17.022</td>
<td valign="top" align="center">&#x02014;</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">4</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;8.301</td>
<td valign="top" align="center">&#x02212;4.685 &#x02212; 0.499i</td>
<td/>
<td/>
<td/>
<td/>
<td/>
<td/>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p><bold>Results of Algorithm 5.2 for the spline function in Example 5.2. (A)</bold> Real part of the recovered and true spline function. <bold>(B)</bold> Imaginary part of the recovered and true spline function. <bold>(C)</bold> Absolute error of the recovered knots. <bold>(D)</bold> Absolute error of the recovered coefficients.</p></caption>
<graphic xlink:href="fams-03-00005-g0002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6. Summary and discussion</title>
<p>In this paper, we have presented a novel approach to recover a sparse continuous-time signal <italic>f</italic> from finitely many samples of its Fourier intensity <inline-formula><mml:math id="M188"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>While the general phase retrieval problem is highly ambiguous, the assumed sparsity of the unknown signal surmounts this problem and guarantees uniqueness of the phase retrieval problem up to trivial ambiguities. In many applications, the sparsity assumption arises in a natural manner. For instance, the positions of stars in astronomy [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] or the positions of atoms in a molecule in crystallography [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] correspond to a sparse spike functions.</p>
<p>Here, we have assumed that <italic>f</italic> is a finite linear combination of spikes or B-splines with arbitrary knots. The new approach consists of two steps, where we have applied Prony&#x00027;s method in a first step to determine the knot differences from the exponential sum <inline-formula><mml:math id="M189"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Based on this information, we have derived a method to recover the unknown knots and coefficients of <italic>f</italic> step by step. The significant benefit over the previous approach in Ranieri et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] is the exploitation of the coefficients of <inline-formula><mml:math id="M190"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, which allows the simultaneous recovery of the knots and coefficients of the true signal <italic>f</italic> always with polynomial complexity. Our method works for all signals whose knot differences are pairwise distinct. Therefore, almost every structured function of the form (1.1) or (1.2) can be uniquely recovered from its Fourier intensity up to trivial ambiguities. In the numerical examples, we show that our methods behaves well in the noise-free setting. Our work is a first step to phase retrieval of spline functions and raises several theoretical and numerical questions.</p>
<p>The considered phase retrieval problem employs Fourier transform intensities. For spike functions, the proposed method can be easily extended to measurements from a canonical linear transform like the Fresnel or the fractional Fourier transform, since these transforms merely correspond to a non-linear modulation of the coefficients, cf. [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. The phase retrieval problem of spline functions in Section 4 is essentially based on formula (4.3) on the representation of function derivatives in Fourier domain. This property does not generally hold for canonical linear transforms.</p>
<p>The sensitivity of our reconstruction algorithm with respect to noisy measurements depends on the approximate Prony method. In fact, the desired frequency differences possess a very special structure and have to satisfy certain side conditions. For example, the sum of two frequency differences <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub> and <italic>T</italic><sub>&#x02113;</sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>j</italic></sub> is again a frequency difference <italic>T</italic><sub>&#x02113;</sub> &#x02212; <italic>T</italic><sub><italic>k</italic></sub>. For strongly disturbed measurements, the recovered frequency differences obtained by the approximate Prony method may not satisfy this special structure, and the second reconstruction step of our method cannot be applied directly. Therefore, it would be interesting to study, how the approximate Prony method can be modified by incorporating the additional structure information.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>All authors listed, have made substantial, direct and intellectual contribution to the work, and approved it for publication.</p>
<sec>
<title>Conflict of interest statement</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>We thank the referees for many helpful comments and suggestions to improve the representation of the results in this paper. Further, the first author gratefully acknowledges the funding of this work by the Austrian Science Fund (FWF) within the project P 28858, and the second author the funding by the German Research Foundation (DFG) within the project PL 170/16-1 and within the CRC 755. The Institute of Mathematics and Scientific Computing of the University of Graz, with which the first author is affiliated, is a member of NAWI Graz (<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.nawigraz.at/">http://www.nawigraz.at/</ext-link>).</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shechtman</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Eldar</surname> <given-names>YC</given-names></name> <name><surname>Cohen</surname> <given-names>O</given-names></name> <name><surname>Chapman</surname> <given-names>HN</given-names></name> <name><surname>Miao</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Segev</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Phase retrieval with application to optical imaging: a contemporary overview</article-title>. <source>IEEE Signal Process Magaz.</source> (<year>2015</year>) <volume>32</volume>:<fpage>87</fpage>&#x02013;<lpage>109</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/MSP.2014.2352673</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Plonka</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Ambiguities in one-dimensional discrete phase retrieval from Fourier magnitudes</article-title>. <source>J Fourier Anal Appl.</source> (<year>2015</year>) <volume>21</volume>:<fpage>1169</fpage>&#x02013;<lpage>98</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00041-015-9405-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Plonka</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Enforcing uniqueness in one-dimensional phase retrieval by additional signal information in time domain</article-title> <source>Appl Comput Harm Anal.</source> (<year>2017</year>). arXiv:1604.04493v1</citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Non-negativity constraints in the one-dimensional discrete-time phase retrieval problem</article-title>. <source>Inform Infer.</source> (<year>2017</year>). arXiv:1605.05482</citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>One-dimensional phase retrieval with additional interference measurements; 2017</article-title>. <source>Results Math.</source> (<year>2017</year>). arXiv:1604.04489v1</citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Seifert</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Stolz</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Tasche</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Nontrivial ambiguities for blind frequency-resolved optical gating and the problem of uniqueness</article-title>. <source>J Opt Soc Am B</source> (<year>2004</year>) <volume>21</volume>:<fpage>1089</fpage>&#x02013;<lpage>97</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAB.21.001089</pub-id></citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Seifert</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Stolz</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Donatelli</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Langemann</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Tasche</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Multilevel Gauss-Newton methods for phase retrieval problems</article-title>. <source>J Phys Math General</source> (<year>2006</year>) <volume>39</volume>:<fpage>4191</fpage>&#x02013;<lpage>206</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0305-4470/39/16/007</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ranieri</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Chebira</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Lu</surname> <given-names>YM</given-names></name> <name><surname>Vetterli</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Phase retrieval for sparse signals: uniqueness conditions</article-title> (<year>2013</year>). arXiv:1308.3058v2</citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jaganathan</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Oymak</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Hassibi</surname> <given-names>B</given-names></name></person-group>. <article-title>Sparse Phase Retrieval: convex Algorithms and Limitations</article-title>. In: <source>IEEE International Symposium on Information Theory Proceedings (ISIT)</source>, <publisher-loc>Piscataway, NY</publisher-loc> (<year>2013</year>). p. <fpage>1022</fpage>&#x02013;<lpage>6</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Eldar</surname> <given-names>YC</given-names></name> <name><surname>Sidorenko</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Mixon</surname> <given-names>DG</given-names></name> <name><surname>Barel</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Cohen</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group>. <article-title>Sparse phase retrieval from short-time Fourier measurements</article-title>. <source>IEEE Signal Process Lett.</source> (<year>2015</year>) <volume>22</volume>:<fpage>638</fpage>&#x02013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/LSP.2014.2364225</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shechtman</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Beck</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Eldar</surname> <given-names>YC</given-names></name></person-group>. <article-title>GESPAR: efficient phase retrieval of sparse signals</article-title>. <source>IEEE Trans Signal Process.</source> (<year>2014</year>) <volume>62</volume>:<fpage>928</fpage>&#x02013;<lpage>38</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSP.2013.2297687</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Voroninski</surname> <given-names>V</given-names></name></person-group>. <article-title>Sparse signal recovery from quadratic measurements via convex programming</article-title>. <source>SIAM J Math Anal.</source> (<year>2013</year>) <volume>45</volume>:<fpage>3019</fpage>&#x02013;<lpage>33</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/120893707</pub-id></citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cand&#x000E8;s</surname> <given-names>EJ</given-names></name> <name><surname>Strohmer</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Voroninski</surname> <given-names>V</given-names></name></person-group>. <article-title>PhaseLift: exact and stable signal recovery from magnitude measurements via convex programming</article-title>. <source>Commun Pure Appl Math.</source> (<year>2013</year>) <volume>66</volume>:<fpage>1241</fpage>&#x02013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cpa.21432</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cai</surname> <given-names>T Tony</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Ma</surname> <given-names>Z</given-names></name></person-group>. <article-title>Optimal rates of convergence for noisy sparse phase retrieval via thresholded Wirtinger Flow</article-title>. <source>Ann Statist.</source> (<year>2016</year>) <volume>44</volume>:<fpage>2221</fpage>&#x02013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/16-AOS1443</pub-id></citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Xu</surname> <given-names>Z</given-names></name></person-group>. <article-title>Phase retrieval for sparse signals</article-title>. <source>Appl Comput Harm Anal.</source> (<year>2014</year>) <volume>37</volume>:<fpage>531</fpage>&#x02013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2014.04.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ohlsson</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Eldar</surname> <given-names>YC</given-names></name></person-group>. <article-title>On conditions for uniqueness in spare phase retrieval</article-title>. In: <source>Proceedings : ICASSP 14 : IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing.</source> <publisher-loc>Florence</publisher-loc>: <publisher-name>IEEE</publisher-name> (<year>2014</year>). p. <fpage>1841</fpage>&#x02013;<lpage>5</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Iwen</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Viswanathan</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>Robust sparse phase retrieval made easy</article-title>. <source>Appl Comput Harm Anal.</source> (<year>2017</year>) <volume>42</volume>:<fpage>135</fpage>&#x02013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2015.06.007</pub-id></citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yagle</surname> <given-names>AE</given-names></name></person-group>. <article-title>Non-iterative superresolution phase retrieval of sparse images without support constraints</article-title>. Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://web.eecs.umich.edu/&#x0007E;aey/sparse/sparse8.pdf">http://web.eecs.umich.edu/&#x0007E;aey/sparse/sparse8.pdf</ext-link></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yagle</surname> <given-names>AE</given-names></name></person-group>. <article-title>Recovery of <italic>K</italic>-Sparse Non-Negative Signals From <italic>K</italic> DFT Values and Their Conjugates</article-title>. Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://web.eecs.umich.edu/&#x0007E;aey/sparse/sparse14.pdf">http://web.eecs.umich.edu/&#x0007E;aey/sparse/sparse14.pdf</ext-link></citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Walther</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>The question of phase retrieval in optics</article-title>. <source>Opt Acta Int J Opt.</source> (<year>1963</year>) <volume>10</volume>:<fpage>41</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/713817747</pub-id></citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hofstetter</surname> <given-names>EM</given-names></name></person-group>. <article-title>Construction of time-limited functions with specified autocorrelation functions</article-title>. <source>IEEE Trans Inf Theory</source> (<year>1964</year>) <volume>10</volume>:<fpage>119</fpage>&#x02013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIT.1964.1053648</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Plonka</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Ambiguities in one-dimensional phase retrieval of structured functions</article-title>. <source>Proc Appl Math Mech.</source> (<year>2015</year>) <volume>15</volume>:<fpage>653</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/pamm.201510316</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bloom</surname> <given-names>GS</given-names></name></person-group>. <article-title>A counterexample to a theorem of S</article-title>. Piccard. <source>J Comb Theory A</source> (<year>1975</year>) <volume>22</volume>:<fpage>378</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hildebrand</surname> <given-names>FB</given-names></name></person-group>. <source>Introduction to Numerical Analysis</source>. <edition>2nd Edn</edition>., <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Dover Publications</publisher-name> (<year>1987</year>).</citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Plonka</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Tasche</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Prony methods for recovery of structured functions</article-title>. <source>GAMM-Mitteilungen</source> (<year>2014</year>) <volume>37</volume>:<fpage>239</fpage>&#x02013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/gamm.201410011</pub-id></citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Potts</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Tasche</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Parameter estimation for exponential sums by approximate prony method</article-title>. <source>Signal Process.</source> (<year>2010</year>) <volume>90</volume>:<fpage>1631</fpage>&#x02013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sigpro.2009.11.012</pub-id></citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lemke</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Skiena</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Smith</surname> <given-names>WD</given-names></name></person-group>. <article-title>Reconstructing sets from interpoint distances</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor"><name><surname>Aronov</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Basu</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Pach</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Sharir</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group> editors. <source>Discrete and Computational Geometry</source>. <publisher-loc>Berlin; Heidelberg</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2003</year>). p. <fpage>597</fpage>&#x02013;<lpage>631</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>de Boor</surname> <given-names>C</given-names></name></person-group>. <source>A Practical Guide to Splines</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name> (<year>1978</year>).</citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bruck</surname> <given-names>YM</given-names></name> <name><surname>Sodin</surname> <given-names>LG</given-names></name></person-group>. <article-title>On the ambiguity of the image reconstruction problem</article-title>. <source>Opt Commun.</source> (<year>1979</year>) <volume>30</volume>:<fpage>304</fpage>&#x02013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0030-4018(79)90358-4</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Millane</surname> <given-names>RP</given-names></name></person-group>. <article-title>Phase retrieval in crystallography and optics</article-title>. <source>J Opt Soc Am A</source> (<year>1990</year>) <volume>7</volume>:<fpage>394</fpage>&#x02013;<lpage>411</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1364/JOSAA.7.000394</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beinert</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Ambiguities in one-dimensional phase retrieval from magnitudes of a linear canonical transform</article-title> (<year>2016</year>). arXiv:1606.04804.</citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>