IEEE802.16标准组织于2005年9月成立了移动多跳中继(MMR)研究小组，研究在IEEE802.16系统中采用中继技术的可行性和实施方案。通过研究，任务组确定了基于中继辅助的蜂窝结构扩展方向，并最终确立采用基于蜂窝点到多点(PMP)基础的树形架构作为其拓扑结构而放弃了以Ad Hoc为原型的Mesh架构。IEEE 802.16j中中继辅助蜂窝结构如图4所示。
在WiMAX中，根据中继工作类型的差异可以分为简单中继、复杂中继和移动中继3种，其中简单中继可以看成是一个功率直放站，它只具有功率放大的功能，不支持控制功能。简单中继功能单一，操作简单，相对成本也较低。复杂中继与简单中继相比可以支持控制功能，可以进行路由的选择和资源的调度。简单中继和复杂中继都是以固定的形式安放的，可以自由移动的中继被称为移动中继。移动中继可以在相邻小区内切换，以解决负载平衡和热点切换等问题，移动中继具有路由功能。无论是简单中继、复杂中继还是移动中继都可以支持多天线系统。
WiMAX采用透明切换技术管理小区与小区间用户的转移。基站利用中继站点的消息集合来断开基站和所属的移动终端的连接，可以有效地避免每个移动终端和基站的交互，减小信令流程，降低多跳传输中的时延，从而提高了系统性能。
IEEE在2007年7月召开的标准制订会议中，针对WiMAX相关系列技术进行了热烈的讨论，其中就包括使用中继增强性网络拓扑结构解决WiMAX网络信号传输死角问题的802.16j。根据IEEE发布的最新消息，被视为提升既有WiMAX网络传输覆盖效能的802.16j标准已在2007年8月8日正式通过第1版标准草案(Draft 1.0)。据权威人士估计，若一切顺利进行，802.16j标准最快将会在2008年年内确立。
3.2中继技术在WINNER计划中的研究
无独有偶，欧盟的WINNER计划在其2006年的技术报告中，用了100多页的篇幅专门介绍中继的概念以及中继辅助通信技术与传统蜂窝网络的融合。通过在传统单基站式的蜂窝小区中添加固定中继节点的方式，WINNER计划提出将一个小区分成数个微小区，如图5所示。其中包括一个以基站为接入点的微小区和数个以中继为接入点的中继增强型微小区。由于位置的差异，同一小区中的用户将会有不同的接入点。以基站为接入点的用户和以中继为接入点的用户在频谱资源的分配和帧结构的设计上也会有所差异。
WINNER计划中继增强型新型小区通信中考虑了时分多址(TDMA)和空分多址(SDMA)两种多址方式并支持TDMA与SDMA相结合的多址方式。由于此时的通信系统包括一跳通信和两跳通信两种异构的帧结构，因此媒体访问控制(MAC)层调度和资源分配显得格外重要。
另外，WINNER计划还针对多中继多跳传输的中继增强通信系统的方案可行性和适用场景进行了论证。此时信号的传输需要通过多个中继间的接力完成，对频谱资源的分配和调度设计提出了更高的要求。基于多中继多跳的传输可以提高通信的抗毁性能，有利于热点通信的转移。
3.3中继技术在3GPP中的探索
3GPP在其长期演进(LTE)阶段的研究中指出：“在未来演进的通信系统中，为了提高覆盖范围和系统容量，引入多跳的概念是一种行之有效的手段”。与WiMAX和WINNER计划中使用固定中继站的两跳网络不同，这里的多跳是指在原有的网络拓扑结构上，使用用户终端作为中继，将信号传输至更远的节点，从而提高覆盖范围，增大系统容量。另一方面，由于传统点对多点结构任何一条链路的通信都需要经过基站，即使两个终端离得很近，也要先将信号传送至归属基站，由基站传送至目标终端，再加上信令交互的开销，这样一条链路浪费了很大的资源。为了避免这种浪费，引入了多点到多点的概念，即指在网络中任意两点都可以自由通信，可以达到更快捷、方便、经济的数据传输。
中国具有自主知识产权的时分同步码分多址(TD-SCDMA)在4G时代的演进将主要在3GPP和ITU-R中推进。其中，中继和分布式天线系统也被认为是物理层核心技术之一。
4 结束语
为了实现基站与多中继间的网络协同，达到扩大通信容量的目的，传统的基于物理层的多用户MIMO技术(比如脏纸编码、线性预编码和解码、多用户检测和空时码等)需要往分布式的方向发展，以实现网络中各个节点戒的协作数据发送，在这种情况下，面向MAC层的协同策略显得尤为重要。
中继辅助通信系统使得资源分配问题可以利用更多的自由度来优化网络性能，然而此时许多问题都变为非凸问题的求解，这让传统最优问题的求解算法无计可施。通过启发式交互优化或贪婪搜索的方法不失为获得较好的性能与计算复杂度折衷的有效手段。
在中继辅助通信系统中，基站、中继站以及多用户之间的同步也变得更为重要。另外，如何在减少多中继间信息交换的条件下设计具有鲁棒性的分布式空时码，也是充分利用多中继空间增益的有效技术。
基于中继技术的多跳传输系统已经得到了广泛的关注。在现有的蜂窝网结构中引入中继的中继辅助通信系统被认为是下一代移动通信主流的网络拓扑结构之一。
5 参考文献
[1]VANderMEULEN E E. Three terminal communication channels [J]. Advanced Applied Probability, 1971, 3(5):120-154.
[2]COVERTM, EL GAMAL A A. Capacity theorems for the relay channel [J]. IEEE Transactions on Information Theory,1979,25(5):572-584.
[3]LANEMANJN, TSE D N C, WORNELL G W. Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior [J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2004. 50(12): 3062-3080.
[4]NIW,SHEN G, JIN S. Cooperative Relay Approaches in IEEE 802.16j. IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group [R]. C802.16j-07/258r1, 2007.
[5]CHUIJ,CHINDAPOL A. Clarifications on Cooperative Relaying. IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group [S].C802.16j-07/242r4, 2007.
