在过去数十年里,无线通信经历了爆炸性的增长阶段,已成为现代生活的组成部分。当今通信网络中虽然3G通信网开始大量的运营,LTE通信系统也在迅猛发展,二代的GSM通信系统仍然占据着主流地位。目前GSM用户数量仍然最多,市场占用最大,而且3G网络和4G网络发展初期都必须兼容2G网络服务。同时适用于蜂窝GSM通信技术的开源开发项目,变得越来越多。本文完成了GSM空中接口三层的协议分析软件实现,它是GSM微基站的协议分析模块的重要组成部分。本设计是在Xilinx公司的KC705评估板和PC组合的软件无线电平台下实现的。其中FGPA部分主要完成了GSM协议中的基带部分,主要包括解调、均衡等功能。PC主要实现的部分是GSM空中接口上的三层协议。FPGA将基带解调的数据打包成固定格式通过网口发送给PC,由PC端的软件进行处理分析。本文的重点是对支持多基站的GSM空中接口协议的软件架构设计。GSM空中接口协议的软件主要由同步模块,逻辑信道映射模块,L1信道解码模块,L2解析模块,L3消息解析模块组成。同步模块主要完成的功能是通过解析各基站上主频点上的同步突发脉冲序列(SB)中的FN来同步每个小区频点的普通突发序列脉冲(NB)的FN,为后面的逻辑信道映射做准备。逻辑信道映射模块主要完成的是根据前面计算的FN将NB映射到不同的逻辑信道模块中处理。L1信道解码模块的任务主要是将NB解码成L3或者L2帧。L2解析模块主要负责解析数据链路层的多帧数据通信,将L2帧解析为L3帧。L消息解析模块主要将L3消息帧解析成具体的业务流程,系统参数等为最终在平台上的应用软件服务。在论文的最后,对系统功能做了验证性实验。这些实验包括对多个小区同时进行配置,对小区空中信令的监测,以及验证了系统支持跳频跟踪的功能,最终验证了系统已满足软件设计需求。