通信规模的迅猛发展,使其与人们的生活变的息息相关,但随之而来的通信安全问题也不容忽视,所以基于GSM网络的监听系统在通信安全领域上面起着举足轻重的作用。对于GSM监听系统来说,同步的完成是基带信号处理首要且关键的一步,只有成功进行同步才能完成后续的解调译码过程,使得GSM监听系统实现对语音信号的监听。本文针对传统基于DSP平台的GSM监听系统监听路数过少的问题,设计了一种适合于FPGA平台的多路GSM监听系统同步方案。首先对GSM系统的同步算法进行了全面的研究和分析,对粗同步中的FFT法、包络检测法、相位差法和匹配相关法进行了仿真和性能对比,分析了其中的优缺点。将含有FB突发脉冲序列的静态AD数据取符号化后进行频域自相关操作,仿真结果表明相比于直接FFT法具有更好的抗噪声性能。然后研究了GSM监听系统的总体设计流程,在结合帧同步算法的基础上设计了FPGA同步部分模块。其中包括时钟模块、FCCH粗同步模块、解旋转模块、SCH精同步模块和TCH同步发送等子模块。利用ModelSim对上述子模块进行了时序仿真,并在Xilinx XC7K325T开发板上对模块设计的正确性进行了板级验证。其中对FCCH粗同步模块和SCH精同步模块进行了结构设计上的优化,不仅节约了资源而且减少了延迟。在TCH同步发送子模块上用了时分复用的方式进行设计,使得单块FPGA开发板能够监听32路语音信号。最后为了验证同步部分模块在整个GSM监听系统中运行的正确性,将各子模块与监听系统其余模块进行连接。通过实际环境的测试,该监听系统能稳定的对多路语音信号进行监听。说明本文所设计的GSM监听系统的同步部分是正确且有效的。