要精确完成同步，考虑在语音帧中插入同步帧，对于同步帧有以下几点要求：
1)要求同步帧能顺利通过GSM的语音编码器，并且经过声码器后还能顺利被检测出来。
2)同步帧是插在数据帧中的，并不用于携带话音信息，所以如果同步帧取得较长，将会带来较大延时，影响通信系统的性能。因此在确保精确同步的情况下，同步帧应取的尽量短。
3)同步帧的波形经自相关运算后的峰值须足够高，以便和普通语音信号区别出来，否则会影响同步位置的判决，造成误判。
鉴于以上三点考虑，选择正弦波序列作为同步帧。正弦波序列能够顺利通过GSM系统的声码器不发生大的波形畸变。此外，正弦波序列的自相关函数峰值等参数符合作为同步帧的要求，能够在较短的长度内完成精确同步。对于同步帧的插入位置，采用在算法中固定下来的方式，在每个置乱单元的起始位置插入同步帧，较之随机插入的方法，简单但同样有效。
5系统实现
系统具体实现分硬件和软件两部分，具体架构如图5.1所示：
图5.1系统具体架构
为了实现全双工通信，我们设计并制作了一块拓展电路板，通过开发板拓展槽插口实现连接。两路语音通道均使用McBSP传输ADDA数据，开发板上语音芯片使用I2C总线初化，拓展板上的语音芯片采用McBSP时钟停止模式下的SPI总线进行初始化。
图5.2拓展板上AIC23B的接口示意图
图5.3拓展音频模块实物图
此外，为了实现作品能够通过手机的语音接口实现即插即用，我们对手机配件的耳麦线路进行了改造。
整个语音加解密软件包括语音分解算法模块，语音加解密算法模块，类语音合成算法模块三部分。其中语音分解帧大小为20ms，加解密处理帧数为28，最后实现抗RPE-LTP压缩的语音加解密。语音信号同步模块用于为加密后的语音提供同步。我们选取一帧正弦波序列作为同步头，每196帧数据插入一帧同步头序列，在接收端用相同正弦波序列进行检测。
此外，我们通过减小加解密算法的复杂度并采用DMA技术以减小通话时延。回声抑制和自适应同步检测算法的应用可以提高通话语音的质量。
6结果与测试
本作品测试时需两部手机，测试地点需有中国移动或中国联通的信号覆盖。测试工具为CoolEdit软件以及matlab软件，前者主要用于录音及时域分析，后者则用于频域分析。
其中的语音加密模块包含了语音分解、加密和合成算法。我们对抽样量化后的语音A、加密后的语音B、经RPE-LTP编解码后的语音C，以及解密后的语音D分别进行了测试比较。
6.1加密语音剩余可懂度
比较A处和B处的语音波形，可以看出加密后语音与原始语音有很大差别。通过比较B处和C处的语音波形，可以看出加密语音通过RPE-LTP编码器过后的变化不是很大，可见本作品的加密算法具有抗RPE-LTP压缩编码特性。
我们请了10位同学(5男5女)每人阅读5段不同的短文，并在阅读的同时对加密语音中可以听懂的字数进行了统计。
结果说明加密语音剩余可懂度小于0.12%。
6.2解密语音可懂度
通过A、D两处语音实测波形图比较可知，在时域上和频域上失真度均不是很大。
同样，我们请了10位同学(5男5女)每人阅读5段不同的短文，并在阅读的同时对解密语音中可以听懂的字数进行了统计。
结果说明解密语音可懂度大于99.8%。
6.3其他指标
加密强度方面，由于我们作品最终选取的参数为加密处理帧数28帧，有效FFT点数为87，利用前述加密强度的公式，可以得到本算法加密强度为2.23×1033，这与3DES算法的强度相当。
本作品对通话接通率基本没有影响，较之基于数据信道技术的手机要高出很多。
本作品的接通延迟为5~6秒，通话延迟为0.6~0.7秒，较之基于数据信道技术的手机延迟性能有明显改善。
7总结
本作品的创新点与特色主要体现在以下几方面：
*设计了一种基于语音信道抗RPE-LTP压缩编码的加解密算法，实现端到端安全加密通信，克服了基于数据信道技术的缺点;
*结合DSP开发板和自制的语音编解码拓展电路板，可实现全双工通信;
*外挂式设计使得作品通过手机语音接口实现即插即用;
*作品通话延迟小，加密强度大，解密语音可懂度高;
*作品网络兼容性强，可跨越不同运营商的不同网络;
*作品网络拓展性强，可以修改适用到3G系统当中;
*无需对手机和核心网络结构进行改造,不依赖于具体手机，移植性强;
*用户不需要额外开通业务，运营商可使用原有的语音资费标准;
若能在硬件上集成化、芯片化，制成一种GSM端到端语音加解密模块，针对手机的语音接口即插即用，就可以很容易实现实用化和产业化，因此本作品具有很好的使用价值。
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