本發(fā)明涉及一種移動(dòng)支付技術(shù)，尤其是涉及一種基于可見光通信的移動(dòng)支付系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

移動(dòng)支付又叫做移動(dòng)貨幣、手機(jī)轉(zhuǎn)賬或者手機(jī)錢包，一般是指在金融監(jiān)管下通過移動(dòng)設(shè)備來完成各種交易活動(dòng)。消費(fèi)者不是使用現(xiàn)金、支票和信用卡，而是使用手機(jī)來支付各種商品和服務(wù)。

世界各地都在采用各式各樣的移動(dòng)支付方式?！禩otal mobile payments to grow nearly tenfold by 2013》預(yù)測(cè)全球移動(dòng)支付市場(chǎng)總額預(yù)計(jì)在2013將超過$600B，達(dá)到2011年2月的兩倍。金融機(jī)構(gòu)、信用卡公司、互聯(lián)網(wǎng)公司(諸如谷歌)、眾多的移動(dòng)通信公司(諸如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和以愛立信為典型代表的主流電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或終端制造商)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)支付方案。

作為一種重要的新型支付手段，移動(dòng)支付有許多種實(shí)現(xiàn)方式，包括基于短信息交互進(jìn)行額外的無線支付操作、手機(jī)直接無線付費(fèi)、基于手機(jī)登陸網(wǎng)頁完成無線支付、非接觸移動(dòng)支付等。目前非接觸移動(dòng)支付一般是基于近距離無線通信(Near Field Communication,簡(jiǎn)稱NFC)技術(shù)或者無線射頻識(shí)別(radio frequency identification,簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)。然而，無論是用于NFC技術(shù)的中心頻率為13.56MHz的射頻通信信道、還是用于RFID技術(shù)的中心頻率為2.4GHz的射頻通信信道，都屬于漫反射衰落信道，因此在這些信道中傳播的信息被截獲竊取的風(fēng)險(xiǎn)是不可忽略的，從而威脅到移動(dòng)支付的安全性。

近年來，因?yàn)樵诳煽啃?、成本和性能方面的?yōu)勢(shì)，LED(發(fā)光二極管)和LD(激光二極管)這些固態(tài)照明光源在開始逐漸地替代傳統(tǒng)的照明光源。這些電子器件可以用作可見光通信(Visible Light Communications,簡(jiǎn)稱VLC)的發(fā)射器，從而來利用發(fā)光裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)待傳輸信息的調(diào)制(詳見D.C.O’Brien,L.Zeng,H.L.Minh,G.Faulkner,J.W.Walewski,and S.Randel,“Visible light communications:challenges and possibilities,”in Proc.IEEE PIMRC 2008,Cannes,France,Sept.2008.)。具體地，在用于照明的同時(shí)，這些光源電子器件(諸如LED)將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，然后通過可見光信道完成對(duì)信息比特的傳輸。目前，對(duì)于VLC的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展；就標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展而言，使用可見光通信設(shè)備在住宅區(qū)實(shí)現(xiàn)近距離通信的國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15.7(詳見E.T.Won and et.al.,“Visible light communication:tutorial,”IEEE 802.15-<08/0114-02>,March 2008)已經(jīng)發(fā)布了很多年了。

可見光的波長(zhǎng)范圍是從400nm(750THz)到700nm(428THz)。通過使用壽命較長(zhǎng)的LED，許多經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)光源都可以用作可見光通信的發(fā)射端，例如室內(nèi)外的照明光源、顯示器、照明廣告牌、電視機(jī)、電腦屏幕、數(shù)碼照相機(jī)以及手機(jī)上的攝像頭等。VLC的接收端設(shè)備可以基于使用針狀光電二極管、雪崩光電二極管、或者圖像傳感器等。當(dāng)前，在幾米到幾十米的傳輸距離下，基于LED照明設(shè)備的可見光通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到從幾百兆到1G比特每秒。

VLC具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如但不局限于下面列舉的：在具有很寬的帶寬的可見光頻譜上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信是不需要付頻譜使用費(fèi)的；可見光通信不會(huì)象傳統(tǒng)的射頻傳輸那樣產(chǎn)生電磁污染；當(dāng)可見光通信作為對(duì)現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)的一種有效的補(bǔ)充被應(yīng)用時(shí)，它不會(huì)對(duì)當(dāng)前基于射頻的通信設(shè)備產(chǎn)生任何的干擾；只要看不見光線就不會(huì)泄露數(shù)據(jù)，是一種更安全的通信手段。基于這些優(yōu)勢(shì)，VLC對(duì)于提高未來室內(nèi)低移動(dòng)性無線通信吞吐量將至關(guān)重要。

當(dāng)然，針對(duì)基于可見光通信的移動(dòng)支付系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)開始有了相關(guān)的研究與設(shè)計(jì)，例如中國專利CN 103116846A提出一種基于可見光通信進(jìn)行支付的用戶設(shè)備、支付終端、系統(tǒng)和方法，該用戶設(shè)備包括支付信息存儲(chǔ)單元和可見光發(fā)射單元，支付信息存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)與用戶身份或帳戶有關(guān)的支付信息。可見光發(fā)射單元包括用于將信息進(jìn)行編碼和調(diào)制的編碼與調(diào)制模塊、光源、和用于根據(jù)調(diào)制后的信息驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光的光源驅(qū)動(dòng)模塊。該用戶設(shè)備還包括控制單元，用于激活所述可見光發(fā)射單元來將所述支付信息發(fā)送給支付終端。在可見光通信中，光信號(hào)僅僅局限在光照區(qū)域內(nèi)，并且一旦傳播路徑被阻擋，通信就會(huì)被中斷，因此很難截獲竊取到基于VLC來傳播的信號(hào)。換句話說，由于傳輸?shù)膹?qiáng)方向性(即由于是視距通信)，VLC比射頻無線電通信技術(shù)(比如NFC和RFID)具有更高的數(shù)據(jù)安全性。使用基于VLC的移動(dòng)支付時(shí)，當(dāng)支付數(shù)據(jù)從電子設(shè)備傳輸?shù)街Ц督K端設(shè)備時(shí)，用戶可以看到數(shù)據(jù)的去向，而不用擔(dān)心被竊取。

不失一般性地，一個(gè)基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)可以如圖1所示。圖1中，支付終端設(shè)備2上的白色圓圈表示“光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21”。這里需要注意的是，在實(shí)際的產(chǎn)品中，“光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21”可能并不是圓形，這里我們僅以圓形為例。支付終端設(shè)備2在接收和還原出由電子設(shè)備1發(fā)送的支付信息后，將把信息通過有線通信連接101進(jìn)一步地傳送給交易中心系統(tǒng)3。

然而，由于自然界中無可避免地會(huì)存在背景光噪聲103，因此光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21所接收到的并不僅僅是單純的可見光信息102，對(duì)于支付終端設(shè)備2來說，能夠在背景光噪聲的負(fù)面影響下可靠地還原出支付信息將是關(guān)鍵所在，特別是當(dāng)環(huán)境中存在各種各樣的會(huì)產(chǎn)生背景光噪聲的源頭時(shí)(諸如自然光源和人工照明光源)。周圍環(huán)境中的背景光噪聲可能會(huì)非常強(qiáng)烈，以至于支付終端設(shè)備的接收信噪比(signal-to-noise ratio,簡(jiǎn)稱SNR)很低(見Chaturi Singh,Joseph John,Y.N.Singh,K.K.Tripathi,“A review on indoor optical wireless systems”,IETE Technical Review,vol.12,no.2,pp.171-186,2004)。

一般來說，在支付終端設(shè)備2處，“光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21”表面的光信號(hào)帶通濾波器能夠收集可見光輻射，并在有效的接收帶寬內(nèi)輸出光電流；接著，輸出的光電流將被集中起來傳送給光電探測(cè)器；最后，光電探測(cè)器將完成光電轉(zhuǎn)換從而產(chǎn)成電信號(hào)。盡管光信號(hào)帶通濾波器已經(jīng)過濾掉了有效接收帶寬外的背景光噪聲103；但是，在有效接收帶寬內(nèi)，仍然會(huì)存在的有背景光噪聲103。

基于現(xiàn)有的技術(shù)，對(duì)于一個(gè)基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)，為了提高接收信噪比從而更可靠地在接收端還原出信息，本領(lǐng)域技術(shù)人員很可能會(huì)考慮采用提高發(fā)射功率的方法。那么如何確定發(fā)射功率的提高程度呢，一種可能的方法是讓發(fā)射器增加一個(gè)環(huán)境光檢測(cè)模塊(見中國專利CN 103116846A)，另外一種可能的方法就是讓接收端發(fā)送控制信號(hào)回去給發(fā)射端來控制發(fā)射功率的提高。

另外，為了提高接收端對(duì)基于VLC來傳播的信息進(jìn)行還原的可靠性，在發(fā)射端，在利用可見光作為媒介來發(fā)射信號(hào)之前，可以使用已應(yīng)用于傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中的成熟的糾錯(cuò)編碼技術(shù)(比如卷積碼)來先對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。然后，在接收端，在接收到的光信號(hào)通過光電轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后，再相應(yīng)地去完成對(duì)糾錯(cuò)編碼的解碼處理，從而就能減小信息還原過程中的差錯(cuò)概率。

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)背景光噪聲的強(qiáng)度很大時(shí)，僅僅利用上面提到的方法，在支付終端設(shè)備2處的信息還原仍有可能會(huì)失敗，這就需要電子設(shè)備1進(jìn)行信號(hào)的重新傳送(簡(jiǎn)稱重傳)；在某些場(chǎng)景下，在電子設(shè)備1進(jìn)行了數(shù)次的信號(hào)重傳之后，支付終端設(shè)備仍不能成功的還原出信息。

下面我們來分析一下，基于上述現(xiàn)有解決方法的可能的改進(jìn)之處：

對(duì)于電池驅(qū)動(dòng)且發(fā)射功率受限的移動(dòng)電子設(shè)備來說，提高發(fā)射功率的方法并不是一種會(huì)被推薦使用的方法。即使考慮使用這種方法，移動(dòng)電子設(shè)備端的發(fā)射功率的提升也不能超過一個(gè)預(yù)先設(shè)定的上限，而這個(gè)上限往往不夠高，以至于并不能抵制在惡劣環(huán)境中較強(qiáng)的背景光噪聲所帶來的負(fù)面影響。

·另外，我們可以考慮利用更先進(jìn)的糾錯(cuò)編碼技術(shù)(諸如Turbo碼)；甚至可以考慮在基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)中引入傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中所用的復(fù)雜的多天線技術(shù)。然而這樣做的話，信號(hào)處理的復(fù)雜度和產(chǎn)品的成本將會(huì)呈指數(shù)級(jí)的增加。

因此，最好能找到另一種解決方法，使得我們可以更簡(jiǎn)單但卻有效地來提高消除背景光噪聲的能力，并且可以適用于電力供應(yīng)有限的電子設(shè)備。

在前面對(duì)基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)進(jìn)行描述時(shí)，聚焦于從電子設(shè)備1到支付終端設(shè)備2進(jìn)行的可見光信號(hào)傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，從支付終端設(shè)備(2)到電子設(shè)備(1)可能會(huì)存在直接的通信鏈路，也可能不會(huì)存在直接的通信鏈路。比如，雖然交易是否成功的消息可以通過支付終端設(shè)備(2)直接傳輸給電子設(shè)備(1)，但是通常會(huì)選擇由現(xiàn)有的商用無線通信網(wǎng)絡(luò)在收到交易中心系統(tǒng)的消息后轉(zhuǎn)發(fā)給電子設(shè)備1。另外，即使像交易是否成功這樣的消息也可以被設(shè)計(jì)為經(jīng)由支付終端設(shè)備2到電子設(shè)備1間直接的通信鏈路來完成傳輸，考慮到個(gè)人消費(fèi)者手持的電子設(shè)備1一般尺寸較小從而不易在設(shè)備表面部署光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域，通常也會(huì)選擇利用現(xiàn)有的成熟的射頻無線通信技術(shù)(比如藍(lán)牙)來實(shí)現(xiàn)。需要注意到，從支付終端設(shè)備2傳輸給電子設(shè)備1的信息對(duì)安全性的要求，是遠(yuǎn)不如從電子設(shè)備1傳輸給支付終端設(shè)備2的信息對(duì)安全性的要求高的。

當(dāng)然，如果從支付終端設(shè)備2到電子設(shè)備1存在直接的通信鏈路，并且所述直接的通信鏈路也選擇用可見光通信來實(shí)現(xiàn)，那么，對(duì)于從支付終端設(shè)備2到電子設(shè)備1的可見光信號(hào)傳輸過程，也存在與從電子設(shè)備1到支付終端設(shè)備2的可見光信號(hào)傳輸同樣的問題。因?yàn)榇藭r(shí)由穩(wěn)定電源驅(qū)動(dòng)的支付終端設(shè)備2成為了發(fā)射端，發(fā)射功率的提高不像移動(dòng)電子設(shè)備1那樣有比較嚴(yán)苛的限制，所以，在面對(duì)具有高強(qiáng)度背景光噪聲的惡劣環(huán)境時(shí)，提高發(fā)射功率可以成為一種足夠有效的解決方案。因此，本發(fā)明聚焦于解決從電子設(shè)備1到支付終端設(shè)備2進(jìn)行可見光信號(hào)傳輸時(shí)所面臨的問題。當(dāng)然，從技術(shù)層面上來講，在本發(fā)明中所提出的方法也可以應(yīng)用于相反的傳輸方向，即也可以應(yīng)用于從支付終端設(shè)備2到電子設(shè)備1的可見光信號(hào)傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于可見光通信的移動(dòng)支付系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于可見光通信的移動(dòng)支付系統(tǒng)，包括通過可見光通信連接電子設(shè)備和支付終端設(shè)備，以及與支付終端設(shè)備連接的交易中心系統(tǒng)，所述支付終端設(shè)備上設(shè)有光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域，所述支付終端設(shè)備上還設(shè)有用于采集背景光噪聲的背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域；

所述光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域會(huì)檢測(cè)到期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)加上背景光噪聲，所述背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域僅僅會(huì)檢測(cè)到背景光噪聲，所述支付終端設(shè)備從光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域所檢測(cè)到的可見光信號(hào)中剔除背景光噪聲得到目標(biāo)可見光信號(hào)，并從目標(biāo)可見光信號(hào)中還原出由電子設(shè)備發(fā)送的支付信息后，將把支付信息傳送給交易中心系統(tǒng)。

所述背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域呈環(huán)狀，所述光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域呈塊狀，且所述塊狀光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域位于所述環(huán)狀背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域的內(nèi)環(huán)之內(nèi)。

所述光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域呈圓形。

所述背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域和光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域均呈塊狀。

所述光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域和背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域均包括：

光信號(hào)帶通濾波器，用于收集可見光輻射并通過濾波在有效接收帶寬內(nèi)輸出光電流；

光電探測(cè)器，與光信號(hào)帶通濾波器連接，用于將由光信號(hào)帶通濾波器輸出的光電流通過光電轉(zhuǎn)換生成為電信號(hào)。

所述支付終端設(shè)備還包括：依次連接的電信號(hào)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、解調(diào)器和譯碼器，所述電信號(hào)處理單元分別與光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域和背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域連接；

所述電信號(hào)處理單元基于由輻射在背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的背景光噪聲轉(zhuǎn)化得到的第一電信號(hào)和由輻射在光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的第二電信號(hào)，處理得到電信號(hào)形式的目標(biāo)可見光信號(hào)，電信號(hào)形式的目標(biāo)可見光信號(hào)依次經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、解調(diào)器和譯碼器處理后，還原出電子設(shè)備所發(fā)送的支付信息。

所述輻射在光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的光信號(hào)是期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)加上背景光噪聲。

所述電信號(hào)處理單元進(jìn)行的處理為把所述第一電信號(hào)從所述第二電信號(hào)中減去。

所述光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域的光信號(hào)帶通濾波器和所述背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域的光信號(hào)帶通濾波器具有相同的通帶，或者換言之具有相同的濾波帶寬。

如果從支付終端設(shè)備到電子設(shè)備存在直接的通信鏈路，并且所述直接的通信鏈路也選擇用可見光通信來實(shí)現(xiàn)，相同的方法也可以應(yīng)用于從支付終端設(shè)備到電子設(shè)備的可見光信號(hào)傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)對(duì)于所聚焦的從移動(dòng)電子設(shè)備到支付終端設(shè)備進(jìn)行的可見光信號(hào)傳輸，本發(fā)明所提出的接收端除噪技術(shù)，不會(huì)像現(xiàn)有的提高發(fā)射端的發(fā)射功率的技術(shù)那樣受限于被電池驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)電子設(shè)備的不夠高的發(fā)射功率上限，因此可以有效抵制在惡劣環(huán)境中較強(qiáng)的背景光噪聲所帶來的負(fù)面影響。

2)現(xiàn)有的在發(fā)射端采用更先進(jìn)的糾錯(cuò)編碼技術(shù)或引入復(fù)雜的多天線技術(shù)的方法會(huì)使得發(fā)射端信號(hào)處理的復(fù)雜度和產(chǎn)品的成本呈指數(shù)級(jí)增加，相對(duì)比，本發(fā)明所提出的接收端除噪技術(shù)對(duì)接收端信號(hào)處理復(fù)雜度和產(chǎn)品成本所帶來的增加是明顯要小很多的。

附圖說明

圖1為一種可能的基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域和光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域的一種布局示意圖；

圖4為背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域和光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域的另一種布局示意圖；

其中：1、電子設(shè)備，2、支付終端設(shè)備，3、交易中心系統(tǒng)，21、光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域，22、背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

在闡述實(shí)施例之前，本申請(qǐng)所提出的方案聚焦于解決從電子設(shè)備到支付終端設(shè)備進(jìn)行可見光信號(hào)傳輸時(shí)所面臨的問題。當(dāng)然，如果從支付終端設(shè)備到電子設(shè)備存在直接的通信鏈路，并且所述直接的通信鏈路也選擇用可見光通信來實(shí)現(xiàn)，從技術(shù)層面上來講，在本發(fā)明中所提出的方法也可以應(yīng)用于從支付終端設(shè)備到電子設(shè)備的可見光信號(hào)傳輸，盡管此時(shí)作為發(fā)射端的支付終端設(shè)備由穩(wěn)定的電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)從而使得提高發(fā)射功率也可以成為另一種可供選擇的有效解決方案。

一種基于可見光通信的移動(dòng)支付系統(tǒng)，如圖2所示，包括通過可見光通信連接電子設(shè)備1和支付終端設(shè)備2，以及與支付終端設(shè)備2連接的交易中心系統(tǒng)3，支付終端設(shè)備2上設(shè)有光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21，支付終端設(shè)備2上還設(shè)有用于采集背景光噪聲的背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22，光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21的光信號(hào)帶通濾波器和背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22的光信號(hào)帶通濾波器具有相同的通帶或者換言之具有相同的濾波帶寬。

電子設(shè)備1可以是智能手機(jī)、智能手表等用于支付的電子產(chǎn)品，其需要配置可用于可見光通信發(fā)射端的光源(比如智能手機(jī)上自帶的攝像頭經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整后即可用作發(fā)射端光源)，通常，當(dāng)人們使用基于VLC的移動(dòng)支付系統(tǒng)完成支付交易時(shí)，用戶需要將電子設(shè)備1上的光發(fā)射點(diǎn)(比如手機(jī)自帶的攝像頭)對(duì)準(zhǔn)支付終端設(shè)備上的“光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域”。很顯然，支付終端設(shè)備上的光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21會(huì)檢測(cè)到期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)加上背景光噪聲，而支付終端設(shè)備上的背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22則僅僅會(huì)檢測(cè)到背景光噪聲。

如圖3所示，背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22可以設(shè)計(jì)為環(huán)狀，光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21呈塊狀，且塊狀光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21位于環(huán)狀背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22的內(nèi)環(huán)之內(nèi)，且此時(shí)優(yōu)選的光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21呈圓形。

或者，如圖4所示，背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22和光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21也可以均呈塊狀。

光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21和背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22均包括：

光信號(hào)帶通濾波器，用于收集可見光輻射并通過濾波在有效接收帶寬內(nèi)輸出光電流；

光電探測(cè)器，與光信號(hào)帶通濾波器連接，用于將由光信號(hào)帶通濾波器輸出的光電流通過光電轉(zhuǎn)換生成為電信號(hào)。

輻射在背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22內(nèi)的背景光噪聲會(huì)被相應(yīng)的光信號(hào)帶通濾波器收集并濾波，之后在有效接收帶寬內(nèi)的背景光噪聲信號(hào)就會(huì)被傳送到相應(yīng)的光電探測(cè)器，并進(jìn)一步被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；這里我們用n_b(t)來標(biāo)識(shí)這個(gè)電信號(hào)作為第一電信號(hào)。經(jīng)過類似的過程，輻射在光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21內(nèi)的光信號(hào)(即期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)加上背景光噪聲)也會(huì)被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；這里我們用y(t)來標(biāo)識(shí)這個(gè)電信號(hào)作為第二電信號(hào)。

支付終端設(shè)備2還包括：依次連接的電信號(hào)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、解調(diào)器和譯碼器，電信號(hào)處理單元分別與光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21和背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22連接；

電信號(hào)處理單元基于由輻射在背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的背景光噪聲轉(zhuǎn)化得到的第一電信號(hào)和由中輻射在光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的第二電信號(hào)，處理得到電信號(hào)形式的目標(biāo)可見光信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)把n_b(t)從y(t)中減去；所產(chǎn)生的電信號(hào)y(t)-n_b(t)在實(shí)質(zhì)上就只對(duì)應(yīng)著期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)，也即電信號(hào)形式的目標(biāo)可見光信號(hào)。然后，把電信號(hào)y(t)-n_b(t)傳送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器即可生成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；所得到的只對(duì)應(yīng)著期待接收的目標(biāo)可見光信號(hào)的數(shù)字信號(hào)會(huì)進(jìn)一步被傳送入解調(diào)器和譯碼器模塊，從而最終還原出用戶設(shè)備所發(fā)送的支付信息。最后，支付信息被傳送給交易中心系統(tǒng)3。

當(dāng)然，所有現(xiàn)有的提到的方法(比如提高發(fā)射功率和使用更先進(jìn)的糾錯(cuò)編碼技術(shù)等)都可以和這里所提出的方法同時(shí)被使用。

背景光噪聲的電信號(hào)形式n_b(t)可以用加性白高斯隨機(jī)過程來建模(參閱R.M.Gagliardi and S.Karp,“Optical communications,”McGraw-Hill,1983)。當(dāng)我們用x(t)來標(biāo)識(shí)發(fā)射端所發(fā)射的光脈沖信號(hào)，用h(t)來標(biāo)識(shí)可見光信道的脈沖響應(yīng)，用符號(hào)來標(biāo)識(shí)卷積運(yùn)算，和用變量γ來標(biāo)識(shí)光電探測(cè)器的響應(yīng)度，可以得到下述等式：

基于使用本申請(qǐng)所提出的方法，如下面公式所示的電信號(hào)y(t)-n_b(t)將會(huì)被傳送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器和后續(xù)的解調(diào)器、譯碼器模塊。

在實(shí)際應(yīng)用中，由輻射在背景光噪聲檢測(cè)區(qū)域22內(nèi)的背景光噪聲所轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)n_b(t)可能并不會(huì)精確地等同于由輻射在光信號(hào)檢測(cè)區(qū)域21內(nèi)的全部光信號(hào)所轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)y(t)中所包含的背景光噪聲部分。因此，我們可以重新用n'b(t)來標(biāo)識(shí)電信號(hào)y(t)中所包含的背景光噪聲部分，那么y(t)的理論上更加精準(zhǔn)的表達(dá)式為：

同時(shí)，對(duì)于電信號(hào)y(t)-n_b(t)，我們也可以給出一個(gè)理論上更加精準(zhǔn)的表達(dá)式如下：

但是，通常在實(shí)際應(yīng)用中，上式中n'_b(t)-n_b(t)的數(shù)量級(jí)會(huì)很小，因此仍然可以近似地得到：