高级在轨系统(AOS)是国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)在其制定的常规在轨系统(COS)的基础上开发的,其目的是为了满足各种空间任务对数据的处理和传输所提出的新的更高的要求。AOS标准制定后,被各航空航天大国广泛采用,为了更好的进行国际间合作,我国也很重视AOS关键技术的学习和研究。本课题主要研究AOS帧同步和链路建立技术。其中,AOS帧同步技术是为了在接收端确定一帧的起始位置,只有实现正确的帧同步,AOS系统才能对接收到数据进行后续的处理。本课题将AOS帧同步过程分为四种基本状态,并在研究了漏检现象和虚警现象的基础上,详细分析了经典帧同步方案,主要内容包括：帧同步入锁概率、帧同步平均入锁时间、帧同步误锁概率、帧同步误锁后最快解锁概率和帧同步保持时间,最后结合MATLAB仿真给出了经典帧同步方案中不同误码率下的帧同步参数建议值。之后又介绍了基本抗衰落帧同步方案和综合抗衰落帧同步方案,通过MATLAB仿真比较了这三种帧同步方案的性能,结果表明误码率较高时,综合抗衰落帧同步方案最优。为了满足采用AOS协议的空间信息网络骨干节点间链路管理的需求——通信前最优物理信道的选择与通信过程中为保证通信质量而进行物理链路更新的需求等,本文提出了增加AOS链路建立协议的建议,并采用信道分离技术、同步建链模式和周期时隙划分等技术,设计了一种AOS链路建立协议。具体研究内容包括：AOS链路建立协议总体设计、AOS链路建立协议详细设计和AOS链路建立协议仿真设计。最后,基于VS2005开发平台,使用C#语言完成了对该协议的计算机仿真,通过仿真程序的运行验证了该协议的功能。