基于音频的移动近场支付系统及通信技术的制作方法
【专利摘要】本发明提出了基于音频的移动支付系统及通信技术，属于电子信息【技术领域】。本发明的目的是提供一种方案和技术可以让手机通过电话通道发出数字音频信号在空气中与POS机实现本地通信，通过一系列后台动作，完成整个移动支付过程，而手机不需要进行任何软硬件改动。本方案和技术包括：POS机软件和扬声器，交易管理平台，消费者的手机，自动语音平台以及一种音频近场通信技术。本发明提供了一整套支付流程，商家在POS机软件上输入付款金额，消费者拨打特殊的服务号码，根据语音提示将手机靠近POS机，然后根据提示输入付款密码，即可完成支付过程，而且能保证支付的安全可靠；并供了一种音频近场通信技术，采用特殊的MSK调制和RS编码，能够在空气中利用音频频段传输数字信息，传输距离可达1米，传输速率可达3kbps。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子信息【技术领域】，尤其是涉及通信技术、计算机与网络技术。 基于音频的移动近场支付系统及通信技术
【背景技术】
[0002] 移动近场支付，近场支付是指消费者在购买商品或服务时，即时通过手机向商家 进行支付，支付的处理在现场进行，并且在线下进行，是使用手机射频（NFC)、红外、蓝牙等 通道，实现与自动售货机以及P0S机的本地通讯。目前的这些方案都需要专用的硬件或软 件模块，目前大量的手机不能支持或者没有安装这些专用模块，给移动支付的推广带来了 很大的困难，更换将带来巨大的成本和周期。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的是提供一种方案和技术可以让手机通过电话通道发出数字音 频信号在空气中与P0S机实现本地通信，完成整个移动支付过程。手机不需要增加任何软 件和硬件模块，只需要带有电话功能即可，P0S机需要增加一个扬声器和相应软件模块。P0S 机可以是装有特定软件的智能手机或平板电脑，也可以是经过改造的专用P0S机。
[0004] 为了实现该目的，本发明提供了一整套支付流程，能够保证交易的安全性和完整 性，并提供了 一种近距离在空气中基于音频通道的通信技术。
[0005] 所述的支付流程如下：要进行移动支付时，商户在P0S机上发起订单，输入应付金 额，P0S机通过网络连接交易管理平台，在交易平台上生成订单，包括商户名称、时间、应付 金额等，将支付订单号加上数字签名后发送回P0S机，P0S机端的音频通信模块经过数字音 频编码调制后生成人耳不可识别的数字语音信号并循环播发。消费者用手机拨打特定的电 话号码，接入自动语音平台，自动语音平台会提示用户将手机靠近P0S机（50厘米以内），手 机麦克风接受P0S机发出的订单信息并通过电话通道回传至自动语音平台，自动语音平台 该信号解调、解码出订单号，送至交易管理平台进行安全验证，验证通过后，自动语音平台 提示消费者通过手机键盘输入支付密码，输入支付密码后，交易完成。
[0006] 优选的，所述支付系统包括：P〇S机软件和扬声器，交易管理平台，消费者的手机， 自动语音平台；
[0007] 所述P0S机软件，有多个不同的版本可以适应专用P0S机、安卓系统设备和苹果系 统设备，所述的P0S机软件由如下模块组成：支付接口模块、交易管理模块、网络通信模块 和音频通信模块。①所述的支付接口模块能够绑定用户的网络银行账号、信用卡号或者第 三方支付平台的账号如支付宝账号，财付通账号，也可以在所述的交易管理服务平台进行 充值。②所述的交易管理模块能够发起付款，也可以查询付款的历史数据。③所述的网络通 信模块能够通过WIFI或者移动数据网络连接所述的交易管理服务平台，传输交易数据，并 利用https来保证数据传输的安全性。④音频通信模块能够将交易单数据进行编码调制， 成为人耳不易察觉（17kHz以上）的音频信号，并叠加蛙鸣、虫鸣或其他悦耳的低频声音信 号加以掩蔽，让交易过程中用户得到良好的使用体验。所述的P0S机软件有一个收款的按 钮，按下按钮并输入金额，POS机自动通过移动网络连接交易管理平台，交易管理平台生成 一个唯一的交易单号，然后将交易单号通过交易安全软件模块进行签名，发回P0S机，P0S 机通过近距离音频通信模块将数据进行数字调制后发送给手机。另外P0S机软件还能够查 询本商户的所有交易记录。
[0008] 所述的扬声器为普通手机扬声器，支持20-20kHz的音频输出即可。
[0009] 所述交易管理平台，由网络通信模块，用户/交易管理模块、交易管理数据库、户 管理模块、交易安全模块组成。①所述的网络通信模块，能够通过互联网与P0S机、自动语 音平台进行数据交互并通过https保证其安全性。②所述的用户管理模块能够完成包括用 户的注册、验证、查询、资料修改、权限管理等操作，以电话号码为索引。③所述的交易管理 模块能够响应P0S机和手机的请求完成订单操作，包括生成订单、修改订单、查询订单和完 成统计功能，并定期输出统计数据等。④所述的用户/交易管理数据库能够存储用户/交 易数据，并支持对数据进行生成、修改、查询和统计操作，能够保证其数据的安全性和对操 作的迅速反应。⑤所述的交易安全模块能够对订单数据采用SHA1算法进行签名，以防止数 据被篡改，保证其传输中的安全性，采用非对称秘钥采用RSA算法对数据库中的订单数据 进行加密，以保证数据存储的安全性。所述的交易管理平台接收商户P0S机和消费者手机 的订单操作命令和数据，并保证其安全性，所有数据和操作记录都存储交易管理数据库，该 数据库可以实时查询，输出统计数据。
[0010] 所述的消费者手机为普通移动电话，能正常拨打电话即可。
[0011] 所述的自动语音平台，拥有一个特殊的电话号码，能够支持同时接通多个消费者 的电话，接入消费者的电话后，自动语音平台先通过交易服务平台根据电话号码找到用户 的账户信息，实时监测消费者电话中传来的声音，如果发现是数字调制的订单信息就进行 解调和解码，解出订单信息后送给所述的交易管理平台进行验证和启动付款操作，需要用 户输入密码时通过语音提示用户使用手机键盘输入，当用户输入密码验证无误时，通知所 述的交易管理完成付款。
[0012] 所述的音频近场通信技术能够将数据信息通过特殊的调制和编码转为音频信号， 在空气中传播，有效距离可以超过1米，传输速率可以达到3kbps。调制方式为一种特殊的 最小频移键控信号MSK，编码方式为RS编码。
[0013] MSK调制技术有着功率谱密度集中，频道利用率高，频带较窄，恒包络等优点，1码 和〇码信号的波形正交，有利于构成最佳接收系统来降低码率。但MSK信号的1码和0码频 率间隔很小，载波同步和位同步软件实现计算量很大，如果将〇码和1码的间隔加大一倍， 载波同步和位同步的问题将大大改善，同时降低系统解调的误码率，因此提出一种新的MSK a Tct 调制方式：邓)=+1 + Μ，0彡t彡Tb，其中an = ± 1分别表示二进制信息的 1和〇, θ n为第η个码元的相位常数。新MSK的0码和1码对应的波形正好相差1个载波周 期，在码元转换时刻信号的相位依然保持连续。1码的调制输出为S(t) =C〇s2ji (f；+fb/2) t，0码的调制输出为S(t) =C〇s2ji (f；-fb/2)t，其复杂度远低于标准MSK，非常容易用软件 实现。
[0014] 标准的MSK解调需要采用带通滤波器将间隔很小的高低频信号进行分离，会带来 大量运算，对硬件设备要求很高。所述音频近场通信技术的解调同样对MSK进行了很大改 进，提出了一种基于DFT的解调方法，当发送的1码时，对这个码元序列进行DFT，分别求出 和f2对应的数字频率分量的幅度Ai和A2，应该有Ai > > A2 ;同样当发送的是0码时，则 有4 <<A2。对MSK信号的一个码元周期进行周期采样，即采样速率为码速率的整数倍， 同样采样速率也应远远大于载波频率和f 2，然后对每个码元周期内的采样值针对载波频 率和f2进行两次DFT运算，分别求出对应的幅值信息&和A 2。为了便于叙述，设1码有 11个周期，〇码有10个周期，每个码元采样80点，记为Xp x2......χ8〇〇
[0015] 针对1码的DFT运算：
【权利要求】
1. 基于音频的移动支付系统及通信技术，其特征在于，包括：所述音频近场支付流程， 所述POS机软件，所述交易管理平台，所述自动语音平台，所述节目单采集分析模块，所述 音频近场通信技术。
2. 根据权利要求1所述音频近场支付流程，其特征在于，不需要对手机进行任何软硬 件安装及改造，即可完成音频近场支付流程。
3. 根据权利要求1所述的所述POS机软件，其特征在于，能够通过移动网络安全连接 所述交易管理平台，发起付款流程；能够将订单信息在17-20KHZ频段利用数字音频编码调 制，并在3KHz利用虫鸣或蛙鸣声进行掩蔽，在空气中进行传送至消费者手机。
4. 根据权利要求1所述交易管理平台，其特征在于，能够通过互联网与POS机、自动语 音平台进行数据交互并通过https保证其安全性；能够完成用户的注册、验证、查询、资料 修改、权限管理等操作，以电话号码为索引；能够响应POS机和手机的请求完成订单操作， 包括生成订单、修改订单、查询订单和完成统计功能，并定期输出统计数据等。
5. 根据权利要求1所述自动语音平台，其特征在于，能够根据电话号码找到用户的账 户信息，能够实时监测消费者电话中传来的声音，实时解调和解码出订单信息，将订单信息 送至所述的交易管理平台进行验证和启动付款操作，需要用户输入密码时通过语音提示用 户使用手机键盘输入，当用户输入密码验证无误时，通知所述的交易管理完成付款。
6. 根据权利要求1所述音频近场通信技术，其特征在于，一种特殊的MSK调制方式，1 码的调制输出为 S(t) = C〇s2ji (f；+fb/2)t，0 码的调制输出为 S(t) = C〇s2ji (f；-fb/2)t ; 基于DFT的解调方式，对MSK信号的一个码元周期进行周期采样，即采样速率为码速率的整 数倍，同样采样速率也应远远大于载波频率和f 2，然后对每个码元周期内的采样值针对 载波频率和f2进行两次DFT运算，分别求出对应的幅值信息Ai和A 2，当Ai > A2时，判断 码元为1码；当4 < A2时，则判决码元为0码。
【文档编号】G06Q20/20GK104102993SQ201310111968
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】韩凯, 党海飞, 易鹏 申请人:北京中广恒通科技有限公司, 韩凯