目前在移动通信市场上占据主流的仍是GSM系统,本文对GSM手机基带芯片SOC设计的关键技术进行了研究,包括GSM信道编/解码、异步系统的通信机制、低功耗的Cache系统、片上总线(OCB)技术和RTL级SOC测试方法。对GSM信道编解码着重分析了控制信道中用到的FIRE码,并设计出一种编/解码可复用的FIRE码编/解码器。提出了一种异步系统的实时通信机制,该通信机制具有设计和验证一致的特点,并对异步系统通信中必然存在的亚稳态问题进行了分析,提出了高效的解决办法。针对Cache系统的特点,结合近年来低功耗Cache设计技术的发展,设计了一个低功耗的Cache系统。对OCB系统进行了详细的分析和归类,提出了基于数据流的OCB系统结构分类方法。完成了低功耗的AMBA总线系统的设计,并在总线接口和核心逻辑分离的指导原则下,定义了一种新的局部总线。将复杂的总线协议简化为基于地址的访问属性定义,并开发出相应的总线接口自动生成的工具,从而使核心逻辑设计者从复杂的总线协议中解放出来。对SOC芯片的RTL级测试技术进行了研究,在RTL级固定型故障模型的基础上,提出了基于信号位宽和运算符的RTL故障仿真方法,同时也开发了相应的辅助工具。实验结果证实了该方法的有效性。最后给出了未来需要进一步研究的方向,如GSM IP技术,低功耗的OCB系统和存储系统,OCB系统的形式化验证技术。