随着移动信息时代的到来和经济发展的刺激,移动支付越来越受到人们的关注,移动支付的手段也越来越多样化。本文在比较了一系列的移动支付方案之后,选取了一种实现代价低、实用性强的基于音频通信的移动支付方案作为研究对象。对音频通信技术进行分析,指出了影响音频通信性能的关键,设计了音频通信模型并进行了实现。指出了音频通信中手机终端到外设终端的通信安全问题,在深入分析现有解决方案的基础之上提出了一种改进的安全通信协议。主要的工作内容如下:(1)对音频通信技术进行了深入研究,针对音频通信的特点提出了基于码元特征数组的解决思路。对码元特征数组的定义、影响因素、提取方法和在完成音频通信中的作用进行了说明。并且基于码元特征数组实现了信息的发送与接收,完成了音频通信。最后对以不同调制方式获得的特征数组在音频通信中的性能做了分析对比。(2)指出音频通信中手机终端到刷卡器端明文通信的危害,分析了已有的安全解决方案的优缺点,重点指出了现存解决方案在移动支付中存在的安全风险,并提出了一种改良的安全通信协议。该协议实现了手机终端到刷卡器端的身份验证、密钥交换与加密通信,并对此协议与现存方案的性能进行了对比。(3)以Windows Phone平台为例对音频通信进行了工程实现,并总结为一个可复用的解决方案(动态链接库),并且该方案的结构和使用方法做了说明,对使用该方案后的通信成功率、通信效率进行了测定,证明该方案的可行性,实现了理论与应用的结合。