1 引言
随着移动通信技术迅猛发展，3G已经在中国大规模建网并投入商用，可以说公众移动通信网络的飞速发展为广大人民的生活与工作带来了全新的体验与极大的便利。但是相比公网而言，行业领域的移动专网水平已经不能满足现有行业应用的发展需要，因此尽快在行业应用中引入先进的通信技术，特别是拥有我国自主知识产权的技术显得日益迫切。
近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的飚升，煤炭行业的重要性和不可替代性也日益凸现。众所周知，我国是一个煤炭大国，已探明煤炭存储量居世界第三，煤炭开采量居世界第一，但是，我国同时也是矿难大国，矿难死亡人数高居各类行业安全事故之首，国家安全生产监督管理总局公布，2010年全国煤矿事故发生1403起，死亡2433人，严峻的安全生产形势已经迫使煤炭企业开始在国家政策的强力支持下寻求煤矿安全生产信息化的解决方案和产品，国家也通过各种政策强制煤炭生产必须走工业化、信息化结合的道路[1]。
2基于Femtocell的矿用无线通信系统
2.1 Femtocell
Femtocell又可称为毫微微小区、家庭基站，是近年来根据3G发展和移动宽带化趋势推出的低功率、超小型化移动基站。它具有1个载波，发射功率为10~100 mW，覆盖半径为50~200 m，支持4~6个活动用户（最多可支持16个用户），允许的最大用户运动速度为10 km/h[2]。
在地面应用中，Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通，可为用户提供语音及数据通信服务。Femtocell的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点，是蜂窝网络解决室内覆盖问题的一个重要手段。
目前，Femtocell有适用于CDMA、GSM、UMTS的各种标准和支持2G、2.5G、3G的产品，其制式、频段与运营商现有基站相同，手机等移动终端可以与地面移动通信网络通用。
2.2 系统结构
最初Femtocell是被设计为应用在家庭环境中的消费电子产品，随着对Femtocell技术研究的深入，人们发现Femtocell的潜力不仅仅是只在家中使用。由于它的大小与ADSL调制解调器相似，发射功率小，具有安装方便、自动配置、即插即用等特点，人们开始考虑将它应用在煤炭、石油等行业领域，并提出了基于Femtocell的矿用无线通信系统。
图1 基于Femtocell的矿用WCDMA无线通信系统结构
Fig 1 Wireless Communication System Structure of Mine WCDMA based on Femtocell
