随着科技的进步，人们需求的增加，无线通信技术已经发展至第四代。由我国主导制定的TD-LTE标准已被国际电信联盟采纳。对于标准的进一步完善和系统性能的进一步提高，已经成为一项重要的工作。同时，随着无线业务需求的不断发展，短距离通信技术也越来越深入人们的生活中。目前许多手持终端都配备蓝牙、WLAN等无线传输功能。近年来，在蜂窝网下，采用许可频段内进行终端之间直接通信的方式，即device-to-device（D2D），受到了许多研究者的关注。D2D技术已经被相关组织列为进一步提高LTE系统性能的提案。为了进一步提高系统性能，TD-LTE系统的后续演进中加入了中继以增强系统边缘用户接入质量以及热点地区的覆盖。为了进一步提高中继的灵活性并降低系统成本，本文提出了D2D中继传输方案。该方案利用D2D通信的一方作为另一方中继，可以有效地利用网络中的空闲用户，为需要的用户进行解码转发从而提高小区边缘用户吞吐量。并且本系统采用D2D与蜂窝网资源复用的方式进一步提高了频谱利用率，使有限的频谱资源带来更高的收益。本设计中重点考虑了与TD-LTE-A系统的结合，保证了与目前协议的一致性，并以此为基础提出了D2D中继从发起到释放的完整工作流程。为了协调由于资源复用而产生的D2D通信过程与蜂窝通信之间相互干扰的情况，本文还详细讨论了不同工作场景下的干扰情况，并采用合理的资源调度方式抑制干扰。此外，本文中对于TDD系统下的不同子帧配置展开了详细的讨论，并最终提出了两种工作模式以适应不同的场景需要。并且通过仿真验证了基于上述设计的单中继工作模式带来的系统吞吐量增益。