基于可见光的手机近场通信系统及方法

摘要

本发明是一种基于可见光的手机近场通信系统及方法，用于近距离无线通信。本发明的系统中，发送端设置在具有可发光屏幕和光线传感器的移动设备上，包含编码模块和速率自适应机制模块；接收端具有LED，包含光线传感器阵列、信号调节模块、解码模块和反馈模块。编码模块将数据编码为亮度等级序列，并通过光信号发送出去，接收端采集光信号，进行信号调节和解码，获得解码数据，通过反馈模块反馈需要重传的数据块信号以及调整亮度等级数的信号给发送端，发送端通过速率自适应机制模块控制重传数据块和调整亮度等级数。本发明低成本、易使用、更安全，不需添加额外硬件，可实现移动支付、设备配对、手机间数据交换等近场通信功能。

主权项

一种基于可见光的手机近场通信系统，包括发送端和接收端，发送端设置在具有可发光屏幕和光线传感器的移动设备上，接收端具有发光二极管，其特征在于，发送端还包括编码模块和速率自适应机制模块；接收端还包括光线传感器阵列、信号调节模块、解码模块和反馈模块；所述的编码模块将从应用程序接收的原始数据，加入前向纠错(FEC)码后，编码为亮度等级序列，每个数据块被编码为一个亮度等级，相邻数据块被编码的亮度等级不同；编码模块通过可发光屏幕，按照亮度等级序列，显示对应亮度的屏幕帧，以光信号形式发送出去，可发光屏幕被划分为一个以上的子屏幕进行数据传送；在发送亮度等级序列前，发送端先发送一个训练序列和一个偏差序列给接收端；训练序列包含编码所用的从低到高的亮度等级，用于接收端建立亮度等级与数据块之间的对应关系；偏差序列为将编码所用亮度等级按照特定顺序排列的序列，序列中包括所有不同相邻亮度等级的变化情况，用于接收端建立在线偏差模型；所述的光线传感器阵列用于对发送端的屏幕亮度进行采样，得到光信号序列；所述的信号调节模块对光线传感器阵列采样得到的光信号进行异常点检测去除，根据偏差序列建立线性偏差模型，并利用线性偏差模型对光信号进行补偿；设接收端读取的当前帧和前一帧的亮度值分别为L_n和L_n‑1，对应两个亮度的线性偏差模型的斜率为α，则对当前帧补偿后的亮度值所述的解码模块用于对信号调节模块输出的光信号，采用最近距离匹配算法进行解码，并判断解码得到的每个数据包是否能被相应的FEC码纠错，若能，将解码得到的数据传送给接收端的应用程序，否则，解码模块将不能被FEC码纠错的数据包的序号发送给反馈模块；解码模块还统计比特错误率，并发送给反馈模块；所述的反馈模块在接收到解码模块发送来的数据包序号时，通过控制发光二极管闪烁，发送需重传的数据包序号给发送端；反馈模块在接收到解码模块发送来的比特错误率时，根据比特错误率判断当前亮度等级数目是否需要进行调整，当需要调整时，将调整后的编码亮度等级数，通过控制发光二极管闪烁，发送给发送端；所述的发送端的光线传感器采集接收端的发光二极管的发光信号，将获取的数据发送给速率自适应机制模块；所述的速率自适应机制模块对从光线传感器获取的信号进行滤波和解码，获取重传数据包序号或者调整后的编码亮度等级数，并发送重传数据包或调整编码亮度等级数的控制信号给编码模块，编码模块根据接收到的控制信号，发送重传数据包对应的亮度序列给接收端，或者调整编码亮度等级数，对待传输数据进行重新亮度编码后传输。