基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：具有外置LED模塊和安裝編碼模塊的智能手機(jī)的發(fā)送端，該LED模塊接于該智能手機(jī)的音頻接口；以及，具有光線傳感器、解碼模塊以及應(yīng)用軟件的接收端。編碼模塊將原始數(shù)據(jù)打包、編碼，并以編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制后傳送至該LED模塊，變換為可見光信號發(fā)送；光纖傳感器接收可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，由解碼模塊解碼獲取數(shù)據(jù)包；并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，通過，傳送解碼后的數(shù)據(jù)給應(yīng)用軟件處理。其勿需對移動備的硬件做改造，外接LED模塊即可實(shí)現(xiàn)可見光近距離通信，可廣泛應(yīng)用于移動支付、設(shè)備配對和手機(jī)用戶間數(shù)據(jù)交換等近場通信應(yīng)用場景中。
【專利說明】基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于近距離無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在手機(jī)移動設(shè)備上較為廣泛使用的近距離通信技術(shù)除了藍(lán)牙、WIF1、紅外數(shù)據(jù)傳輸外，還有近距離通信NFC技術(shù)。
[0003]NFC芯片裝在手機(jī)等設(shè)備上，就可以實(shí)現(xiàn)電子支付或讀取其他NFC設(shè)備或標(biāo)簽的信息。但是由于NFC成本問題，目前只有有限的一些手機(jī)平臺配備有內(nèi)置NFC芯片，中低端手機(jī)很少內(nèi)置NFC芯片。
[0004]可見光通信(Visible Light Communication, VLC)是一種新興的基于可見光(400THz-790THz)的光無線通信技術(shù)，由于其LoS (Line of Sight)特性，可見光通信可以提供短距離、安全、無干擾的無線鏈路，與傳統(tǒng)的射頻通信相比，可見光無線通信不用申請頻譜證，也可以避免電磁波干擾。
[0005]鑒于VLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將VLC技術(shù)用到手機(jī)等移動設(shè)備上進(jìn)行近場通信也不失為一個(gè)好的解決方案。在不具備NFC芯片的智能手機(jī)上，可以利用智能機(jī)內(nèi)置的LED閃光燈進(jìn)行光通信。但是由于智能手機(jī)碎片化嚴(yán)重，內(nèi)置LED閃光燈的控制接口不統(tǒng)一，加上智能機(jī)是個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，導(dǎo)致LED閃光燈可控性和控制的及時(shí)性比較差。同時(shí)存在部分低配置智能手機(jī)沒有帶LED閃光燈的情況，所以在不改變手機(jī)硬件的情況下，利用手機(jī)內(nèi)置LED閃光燈進(jìn)行通信就存在很大的限制性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有NFC智能手機(jī)使用的限制性以及手機(jī)內(nèi)置的LED的限制性，本發(fā)明提供一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過外接LED模塊，將可見光通信技術(shù)用于手機(jī)近距離通信，以滿足移動支付、設(shè)備配對和手機(jī)用戶間數(shù)據(jù)交換等應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)，包括:
一發(fā)送端，該發(fā)送端包含配置編碼模塊和應(yīng)用程序的智能手機(jī)以及外置LED模塊，該外置LED模塊連接于該智能手機(jī)的音頻接口(耳機(jī)接口);其中，所述編碼模塊用于向來自應(yīng)用程序的原始數(shù)據(jù)加入CRC校驗(yàn)碼，以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼，并以編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制；所述外置LED模塊用于將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號發(fā)送；
一接收端，該接收端具有光線傳感器、解碼模塊以及應(yīng)用軟件；其中，所述光線傳感器用于接收所述可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號；所述的解碼模塊采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包；并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用程序；否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。[0008]上述系統(tǒng)中，所述外置LED模塊還包括音頻插頭，通過該音頻插頭與所述智能手機(jī)的音頻插口(耳機(jī)接口)連接。
[0009]所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率及位深度由所述智能手機(jī)所支持。
[0010]所述調(diào)制后的音頻信號通過所述音頻接口的左聲道或者右聲道傳送給所述外置LED模塊。
[0011]一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信方法，基于本發(fā)明上述通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該通信方法包括如下步驟:
1).智能手機(jī)的編碼模塊首先加入CRC校驗(yàn)碼到待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，并以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，之后將數(shù)據(jù)包按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼形成編碼數(shù)據(jù)；
2).編碼模塊以編碼后的編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制，并傳送至外置LED模塊，外置LED模塊將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號發(fā)送；
3).接收端的光線傳感器接收所述可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，送入解碼模塊；
4).解碼模塊采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包，并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用軟件；否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。
[0012]上述步驟I)中，所述的原始數(shù)據(jù)來自所述智能手機(jī)中的應(yīng)用程序。
[0013]上述步驟2)中，所述調(diào)制后音頻信號通過所述智能手機(jī)的音頻接口傳送給所述外置LED模塊。
[0014]上述步驟2)中，所述音頻信號由所述智能手機(jī)提供，所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率及位深度由所述智能手機(jī)所支持，如采樣率可以為4KHZ到48KHZ，位深度為 8bit 或 16bit。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下:首先是在移動設(shè)備上使用的統(tǒng)一，在具備耳機(jī)接口的智能手機(jī)等移動設(shè)備上，安裝軟編碼模塊和應(yīng)用程序，同時(shí)插入外置LED模塊后，就可以使用該近場通信技術(shù)，而且軟編碼模塊可以根據(jù)不同手機(jī)平臺進(jìn)行移植和安裝，大大降低了通信的限制性。
[0016]本發(fā)明所采用的可見光傳輸方式可以更好地保證通信的隱私性和安全性，降低數(shù)據(jù)被竊取的危險(xiǎn)性，同時(shí)還可以避免藍(lán)牙和W1-Fi通信所必須的繁瑣的認(rèn)證過程。與NFC技術(shù)相比，本發(fā)明是借助手機(jī)外置LED裝置來通信，不需要手機(jī)具備NFC芯片，為現(xiàn)存手機(jī)做了一種通信的擴(kuò)展。這些優(yōu)勢使得本發(fā)明方案可以作為現(xiàn)有NFC技術(shù)的另一種潛在選擇，應(yīng)用于移動支付、設(shè)備配對和手機(jī)用戶間數(shù)據(jù)交換等近場通信應(yīng)用場景中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)的架構(gòu)圖；
圖2為基于圖1所示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可見光近距離通信方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示，實(shí)施例基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)由利用可見光信道通信的發(fā)送端和接收端兩部分組成。[0020]發(fā)送端包含外置LED模塊10和智能手機(jī)。智能手機(jī)中配置編碼模塊11和應(yīng)用程序12，外置LED模塊10連接于智能手機(jī)的音頻接口(耳機(jī)接口)。
[0021]應(yīng)用程序12接收待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，編碼模塊11將CRC校驗(yàn)碼加入到該原始數(shù)據(jù)中，以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，并按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼，然后以編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制。所述音頻信號由智能手機(jī)提供，所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率為4KHZ — 48KHZ，位深度為8bit或16bit。外置LED模塊10用于將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號向接收端發(fā)送。
[0022]外置LED模塊10還包括音頻插頭，通過該音頻插頭與所述智能手機(jī)的音頻接口連接。
[0023]所述調(diào)制后的音頻信號通過所述音頻接口的左聲道或者右聲道傳送給所述外置LED模塊。
[0024]接收端包括光線傳感器20、解碼模塊21以及應(yīng)用軟件22。光線傳感器22用于接收來自外置LED模塊10的可見光信號，并轉(zhuǎn)換為電信號。解碼模塊11采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包，并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用軟件22處理；否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。
[0025]參照圖2，基于圖1所示通信系統(tǒng)的可見光近距離通信方法，包括以下步驟:
1).智能手機(jī)的編碼模塊11首先加入CRC校驗(yàn)碼到待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，并以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，之后將數(shù)據(jù)包按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼形成編碼數(shù)據(jù)；
其中，所述原始數(shù)據(jù)來自智能手機(jī)中的應(yīng)用程序12 ；
2).編碼模塊11以編碼后的編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的音頻信號通過智能手機(jī)的音頻接口(左聲道或右聲道)傳送給外置LED模塊10，外置LED模塊10將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號發(fā)送；
3).接收端的光線傳感器20接收所述可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，送入解碼模塊21；
4).解碼模塊21采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包；并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用軟件22 ;否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。
[0026]步驟2)中，所述音頻信號由所述智能手機(jī)提供，所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率及位深度由所述智能手機(jī)所支持，采樣率為4KHZ — 48KHZ，位深度為8bit或16bit0
[0027]本發(fā)明基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)及方法，適用于手機(jī)近距離通信的應(yīng)用場景中，不需要對移動設(shè)備的硬件做改造，外接LED模塊即可實(shí)現(xiàn)可見光近距離通信，可實(shí)現(xiàn)移動支付、設(shè)備配對、手機(jī)間數(shù)據(jù)交換等近場通信功能，具有較大的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端；其特征在于: 所述發(fā)送端包含配置有編碼模塊和應(yīng)用程序的智能手機(jī)以及外置LED模塊，該外置LED模塊連接于該智能手機(jī)的音頻接口(耳機(jī)接口);其中，所述編碼模塊用于向來自應(yīng)用程序的原始數(shù)據(jù)加入CRC校驗(yàn)碼，以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼，并以編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制；所述外置LED模塊用于將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號發(fā)送； 所述接收端具有光線傳感器、解碼模塊以及應(yīng)用軟件；其中，所述光線傳感器用于接收所述可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號；所述解碼模塊采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包，并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用程序；否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外置LED模塊具有音頻插頭，通過該首頻插頭與所述智能手機(jī)的首頻插口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制后的音頻信號通過所述音頻接口的左聲道或者右聲道傳送給所述外置LED模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率及位深度由所述智能手機(jī)所支持。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣率為4KHZ— 48KHZ，位深度為8bit 或 16bit。
6.一種基于手機(jī)音頻接口的可見光近距離通信方法，其特征在于，包括如下步驟: 1).智能手機(jī)的編碼模塊首先加入CRC校驗(yàn)碼到待傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，并以規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，之后將數(shù)據(jù)包按串口通信協(xié)議進(jìn)行編碼形成編碼數(shù)據(jù)； 2).編碼模塊以所述編碼數(shù)據(jù)對音頻信號進(jìn)行調(diào)制，并傳送至外置LED模塊，外置LED模塊將輸入的調(diào)制后音頻信號變換為可見光信號發(fā)送； 3).接收端的光線傳感器接收所述可見光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，送入解碼模塊； 4).解碼模塊采用串口通信協(xié)議對該電信號進(jìn)行解碼，獲取數(shù)據(jù)包，并判斷每個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)是否能通過CRC校驗(yàn)，若能通過CRC校驗(yàn)，將解碼得到的數(shù)據(jù)傳送給接收端的應(yīng)用軟件；否則，丟棄不能解碼的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟I)中，所述的原始數(shù)據(jù)來自所述智能手機(jī)中的應(yīng)用程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所述調(diào)制后音頻信號通過所述智能手機(jī)的音頻接口傳送給所述外置LED模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所述音頻信號為方波形式的音頻信號，采樣率及位深度由所述智能手機(jī)所支持。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣率為4KHZ—48KHZ，所述位深度為 8bit 或 16bit。
【文檔編號】H04B10/116GK103873145SQ201410076074
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】權(quán)進(jìn)國, 蔡昌宏, 鐘俊峰, 戚峰, 廖世遷, 金爽 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院