LTE-Advanced是LTE的演进，是3GPP组织针对4G系统要求所制定的新一代无线网络标准。在LTE-Advanced网络中，中继（Relay）技术是一项受到极大重视的新型技术，是实现4G性能指标要求的一个重要手段。Relay技术旨在增大小区覆盖范围，提高用户传输速率，同时更好的支持用户移动性管理。　　LTE-A是对LTE的一次平滑演进，但是从网络架构的角度来看，引入relay给无线接入网带来的影响更像是一场革命。从传统的单跳蜂窝网络到多跳中继网络的转变，致使从物理层（Layer1）到高层（Layer3）的一系列相关问题需要进行重新研究与设计，包括评估模型和信道模型，帧结构、公共控制信道和物理过程，L2/L3协议栈结构，资源分配和干扰控制等。这些问题都需要在LTE-A中与LTE现有框架实现融合，在保持后向兼容性的同时达到提升系统性能的目的。　　本论文正是针对上述部分问题，以实现和优化LTE-A中继系统的关键技术为研究对象，从系统基础架构，物理层到高层的设计以及资源优化等几个方面对relay技术在LTE-A网络中的引入作了创新性和探索性研究。主要内容包括：　　1.提出了TypeⅠrelay的R-PDCCH信道格式设计方案，提出了Type Ⅱ relay的上下行传输模式设计方案，对网络编码与relay的结合应用进行了初步分析。　　2.详细研究了LTE-A中继网络的成本优化部署。以cost efficiency和平均相对用户满意度为性能指标，通过分析小区容量与成本、小区总体性能与单个用户满意度之间的折衷增益，对relay的静态和阶段性部署进行了成本优化分析。　　3.详细研究了R-PDCCH信道复用方式问题。首先对现有TDM+FDM和FDM方式做出了性能比较，然后通过与多TTI（Transmit Time Interval）调度模式相结合，设计了一种新的R-PDCCH复用方案。　　4.详细研究了LTE-A中继小区存在多RAP（无线接入点）的情况下用户接入网络时的RAP选择优化问题。通过基于博弈论的分析方法，提出了一种新的用户接入选择机制。