Implementation of FAPEC decorrelation stages for IQ and water column data

Abstract

Recent technological advances have resulted in massive data collection, also in hazard environments such as the sea or space. In these situations, both computing power and downlink bandwidth are quite limited. For this reason, efficient data compression becomes a basic technology. In this thesis we propose two new stages for the FAPEC data compressor: the first one is specially designed to decorrelate data from Radio Frequency (RF) signals; the second one is intended to preprocess multibeam water column data collected by Kongsberg Maritime echosounders. In order to evaluate the algorithms we have developed, we propose using negentropy, a measure invariant to linear maps which gives us the distance from our data to gaussianity. Finally, we compare the presented stages with other well-known compression algorithms such as FLAC (audio compression) and GZIP (general purpose compression).

Los avances tecnológicos de los últimos años han llevado a recoger grandes cantidades de datos, también en entornos extremos como el mar o el espacio. En estos ambientes, tanto la capacidad de los ordenadores de a bordo como el ancho de banda del canal de comunicaciones suele ser muy limitado. Es por ello que la compresión eficiente de datos resulta ser fundamental. En este trabajo proponemos dos nuevas etapas de preprocesado por el compresor FAPEC: la primera está diseñada para decorrelar datos provenientes de señales de radiofrecuencia (RF); la segunda por datos de columna de agua recogidas por ecosondas submarinas de Kongsberg Maritime. Para evaluar el comportamiento de los algoritmos desarrollados, proponemos utilizar la neguentropía, una medida invariante a aplicaciones lineales que nos aporta la distancia de un conjunto de datos respecto a la gaussianidad. Finalmente, comparamos las etapas con otros algoritmos conocidos como el FLAC (compresor de audio) o el GZIP (compresor de propósito general).

Els avenços tecnològics dels darrers anys han portat a recollir grans quantitats de dades, també en entorns extrems com el mar o l?espai. En aquests ambients, tant la capacitat dels ordinadors de bord com l?amplada de banda del canal de comunicacions sol ser molt limitat. És per això que la compressió eficient de dades resulta ser fonamental. En aquest treball proposem dues noves etapes de preprocessat pel compressor FAPEC: la primera està dissenyada per decorrelar dades provinents de senyals de radiofreqüència (RF); la segona per dades de columna d?aigua recollides per ecosondes submarines de Kongsberg Maritime. Per tal d?avaluar el comportament dels algoritmes desenvolupats, proposem utilitzar la neguentropia, una mesura invariant a aplicacions lineals que ens aporta la distància d?un conjunt de dades respecte a la gaussianitat. Finalment, comparem les etapes amb altres algoritmes coneguts com el FLAC (compressor d?àudio) o el GZIP (compressor de propòsit general).