题目：基于可见光的手机近场通信技术研究与实现

近年来，随着红外、蓝牙、RFID及NFC技术的快速发展，近场通信应用越来越广泛，并逐渐改变着人们的工作和生活方式。本文提出并研究基于可见光利用屏幕传输信息的手机近场通信技术，发送端手机利用屏幕亮度等级或颜色等级编码信息，接收端采用光线传感器或颜色传感器接收解码。基于可见光的手机近场通信技术，不需增加手机硬件芯片，成本较低，近距离通信便于控制，安全性较高。本文致力于研究基于可见光的手机近场通信技术，主要工作包括：

1. 研究了基于亮度的手机近场通信技术。该技术将发送信息编码为不同亮度等级，并通过手机屏幕以不同亮度的可见光形式传输，接收端配置成本较低的光线传感器，完成不同亮度光信号的采集和解码。编码方案解决了手机屏幕刷新频率波动导致解码错误的问题，接收端建立信号补偿模型以解决帧亮度偏差问题。

2. 建立了基于亮度编码的通信系统理论分析模型。根据M元PAM的错误概率，建立了基于亮度等级手机近场通信的SNR-BER理论分析模型。在此基础上，研究了基于反馈的速率自适应机制，反馈信道由接收端LED和发送端自带光线传感器组成，速率自适应机制根据当前信道状况和理论模型，可以实现编码亮度等级的和传输速率的动态调整和优化。

3. 研究了基于颜色的手机近场通信技术。为了提高系统吞吐量，进一步研究了基于颜色的手机近场通信技术，发送端同时使用红绿蓝三个颜色通道将发送信息编码为不同颜色等级，接收端采用颜色传感器读取信号并完成解码。由于三个颜色通道之间存在相互影响，为了解决颜色通道间独立编解码导致错误率较高的问题，本文提出联合编解码方案，将三个颜色通道以三元组的形式联合起来进行匹配解码，可以有效提高解码正确率。此外，建立了基于接收端LED和发送端手机光线传感器的反馈重传机制，以提高数据传输的可靠性。

4. 设计实现了基于手机屏幕的校园卡支付系统。在系统中，用户可以不必携带额外的校园卡，仅仅使用手机即可完成校园内的各种消费支付功能。此外，还可将基于可见光的手机近场通信技术应用于门禁系统，实现基于手机的身份认证功能，从而推广校园手机一卡通的应用。