随着卫星通信技术的飞速发展，星间链路(ISL)成为了卫星通信系统的一项重要关键技术。编队飞行要求严格地依赖星间链路通信，保证单颗卫星上的信息能够在整个系统中任意卫星上可知。随着卫星技术的发展以及通信领域的不断创新，星间链路的功能从任务多样化的要求出发，毫无例外的走向了多功能化与一体化设计的道路。本文通过对构建星间链路通信测距一体化系统中所需的各个主要环节进行深入研究，设计出满足链路特性与公开系统互联(OSI)通信协议的系统原理样机，并提出基于该样机验证结果的数据处理方法。　　针对编队卫星飞行任务的特点，对星间链路的性能进行分析，验证了星间信道模型为加性高斯白噪声(AWGN)信道，分析了其信噪比与误比特率之间的关系。在确定OSI模型中物理层，数据链路层和网络层为星间链路的主要研究范围后，根据各层职责和编队卫星功能需求总结星间通信系统的体系结构和建立过程，并逐层分析，提出采用 S波段射频通信，高斯频移键控(GFSK)调制方式，点对点网络拓扑结构，频分多址/时分多址(FDMA/TDMA)结合的多址接入技术作为星间链路一体化设计的通信指标。在此基础上，重点研究了采用以大规模可编程逻辑器件FPGA和射频芯片RFIC为核心的星间链路一体化系统的原理样机设计。详细地介绍了系统中各工作模块的功能、设计思路和硬件实现结构，并结合硬件调试过程，对相关的测试结果进行了分析。　　同时，提出了不依赖于GPS的编队卫星星间测距方法。在不增加大量硬件的情况下，将测距功能集成于原有的星间通信设备上，以传统应答机模式为基础，将信号往返于两星间的传输延时转换为距离，实现了同一星间链路下通信、测距功能的一体化。此外，通过对测距数据的统计分析，得到了接收机时钟恢复的不稳定性造成测距瓶颈的结论，并针对这一现象，提出概率补偿算法，利用增加测距包对误差补偿的理论，得到在不同的风险概率下，达到不同精度时卫星所要发送的测距包的理论公式，从而将测距精度提高了一个数量级。