日益增长的多媒体业务和高速数据业务需求对未来的移动通信网络提出了越来越高的要求。但随着新的移动通信系统所分配的频带越来越高,造成无线信号的传输损耗和空间损耗较大,对建筑物墙体的穿透能力较弱,再加上建筑材料对信号的衰减作用,造成现有网络对室内信号的覆盖往往不尽人意,很难对室内用户提供高速的数据业务体验。有研究表明,室内、低速移动、热点已成为未来主要的应用场景。如果仍使用传统的宏基站进行覆盖,需要额外部署近70%的宏基站,这是运营商所不能接受的。因此,专门解决室内覆盖的小型化基站方案——Femtocell为多个组织及论坛所关注。但是在Femtocell的应用中,仍然存在诸多挑战,主要有：宽带Femtocell的资源的配置、定时/同步、回程等；语音Femtocell的Femtocell中的干扰管理、允许接入机制、切换、紧急接入服务等；网络结构中的连接运营商IP网络的Femtocell无线网桥等问题。这些技术瓶颈严重制约着Femtocell的大规模商用。本文首先在第二章从标准化组织、标准化进程,网络结构及接口协议等多个方面对Femtocell进行阐述,建立起基本的概念并明确下一步的研究方向；其次在第三章从通用无线通信系统、车地无线通信系统两个方面进行考虑,建立起完整的系统级仿真平台；并在第四章从通用无线通信系统中的分层网络干扰管理、切换两个研究方向入手,提出了基于部分频率复用的分层网络干扰解决方案、基于SNR的分层网络切换算法,解决宏基站、Femtocell组成的分层网络的共道干扰及切换问题；最后对部署了车载Femtocell的列车无线通信网络传输链路进行了建模、质量分析与仿真评估,并探讨了MIMO技术对车地无线通信系统接入容量的改善程度,为Femtocell在高铁上应用更为深入的研究做准备。