当前流行的移动通信技术,经过一代、二代到目前四代的几十年发展,已经充分利用了6GHz以下的低频段资源。为了满足未来移动通信的需求,缓解业务速率、容量和频谱资源之间的冲突,应该考虑使用6-15GHz的高频段资源。将高频段应用于移动通信系统有诸多优势,同时也有很多挑战。目前国家已经开始在该领域投入研发力量。本文依托于“高频段无线通信系统研发与示范”国家863重点项目,研究了中继子系统MAC层的相关内容,实现了具有高速通信接口的SOPC硬件平台,高性能实时系统软件平台,设计了一种MAC层协议,并给出了软硬件整体解决方案。具体包括以下几个方面工作：归纳、分析了中继子系统工作模式下的MAC层功能。给出了为MAC层搭建稳定且高性能的硬件平台的方法,包括平台开发的核心技术分析,硬件设备的选型方案设计,和各个系统模块的具体设计方法。提出了设计完成后的测试方案,尤其是内存测试方案。归纳、总结了VxWorks操作系统板级支持包与驱动程序的设计方法,在硬件平台的基础上移植了高效率的实时嵌入式操作系统。内容包括集成开发环境分析,BSP文件结构分析和BSP以及驱动程序代码设计。VxWorks操作系统的成功移植对MAC层软件的编写和测试非常重要,也是系统稳定运行的重要因素之一。设计、实现了支持中继功能的MAC层协议,具有中继模式与直传模式智能切换、自适应业务源数据流的速率变化等特点。设计以扁平化、模块化、并行化为原则,划分了大的功能模块,提供ARQ重传机制,定义了数据流的方向,数据包的格式,此外还需要设计与物理层的接口格式。MAC层协议在VxWorks操作系统中的C语言实现也足重要内容之一。本文所做的工作包含了中继子系统MAC层从SOPC硬件设计到系统软件实现,协议的设计到开发和调试等全部过程,在项目联调中经过了实际的检验,是今后进一步研究的基础,对未来高频段无线通信系统的搭建也具有一定的参考价值。