作为第五代移动通信（Fifth-Generation,5G）三大应用场景之一,高可靠低时延通信（Ultra-Reliable and Low-Latency Communications,URLLC）给当前通信系统带来严峻挑战。端到端超低延迟要求进一步压缩传输时间,有限码长传输成为必然。因而,基于码长无限这一前提的信道容量无法准确评估URLLC中系统性能。此外,在严苛时频资源限制下,将通信过程每一环节开销都考虑在内和优化传输资源分配以提升性能都显得尤为重要。另一方面,中继系统广泛存在于现有通信网络中,其中解码转发中继由于能避免错误传播（Error Propagation）则更适合URLLC场景下的应用。本文运用有限长编码理论和全局错误概率这一URLLC性能指标,分别对解码转发单向中继和解码转发双向中继在URLLC中的性能及优化进行讨论。对于单向中继,首先在理想信道状态信息（Channel State Information,CSI）假设下,通过优化前跳和后跳传输速率和传输码长,使其实现理论最小全局错误概率。本文对此优化问题进行转化和近似,获得了最优传输配置及其对应最优性能闭合表达式。随后讨论单向中继在信道估计CSI下的性能优化问题以及训练序列优化问题,并利用上述闭合表达式进行求解。最后,讨论统计CSI下单向中继性能的优化并证明了该问题的凸性质。对于双向中继,首先将其分为上行多接入阶段,以及基于叠加网络编码的下行广播阶段。分别证明了上行（下行）误码概率关于其码长（码长、功率分配系数）的凸性质,并对下行阶段误码概率提出简单近似。随后求解理想CSI假设下的码长和功率配置优化问题,实现了其理论最佳性能。然后,讨论了双向中继在信道估计CSI下的码长和功率配置优化问题,并对采用的训练序列进行了最优设计。最后,解决了双向中继在统计CSI条件下的性能优化问题。基于以上结果,得到了单向中继和双向中继采用不同CSI策略时在静态信道下的最佳性能,以及在块衰落信道下的最佳长期性能。仿真分析验证了本文中优化的有效性以及所提闭合表达式和近似的准确性。将实时优化开销和解码开销对系统的影响纳入讨论后,本文展示了解码转发中继在URLLC中的理想性能和实际性能。实际上,对URLLC场景下的解码转发单向中继、双向中继而言,统计CSI策略整体上是更好的选择。