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利用现有的电网资源,建立高速、双向、实时的通信系统,是实现智能电网(Smart Grid,SG)的基础,在生态环保的前提下,节约了国家资源。基于计量和Home LAN应用的电网用户,主要集中于进户线路和户内线路的低压段,如何使高速通信技术适应于低压电网,是电力线通信(Power Line Commmunication,PLC)的研究重点。低压电力信道具有大的信号衰减、时变特性以及强的噪声干扰,一定程度上限制了高速的数据通信,而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制技术,通过将高速串行数据流分割为低速并行数据流并调制在相互正交的子载波上实现并行传输,能够有效对抗信道多径引起的码间串扰和衰落引起的误码率,提高抗噪声干扰的能力,在电力通信中发展迅速。现阶段基于电力线的通信技术,在满足传输速率或误比特率的基础上选择基带映射模式,同一时刻每个子信道上采用相同的映射方式和发送功率,设计映射和编码等参数均以最差时的信道状况为依据,为了抗干扰,屏蔽某些干扰严重的子载波,所以数据帧冗余,频谱利用率降低,当信道具有较大干扰时,其通信速度陡降。本文在研究窄带(9-95k Hz)电力信道和噪声模型的基础上,选择G3-PLC标准构建OFDM通信系统。为提高系统传输率,一方面通过主元分析的方法改进符号同步检测性能并抑制电力噪声,另一方面采用适于软判决解映射和解码的自适应子载波比特映射方式。最后论文将所研究低压窄带电力载波通信技术应用于AMI(Advanced Metering Infrastructure)系统,设计实现网络层入网方法,并完成系统组网测试。主要工作包括:(1)通过对窄带(9-95k Hz)电力信道平稳和非平稳分布的噪声进行实际环境的测量,提取衰减-多径-噪声功率-脉冲率等特性参数的统计分布,构建由这些特性参数所描述的随机模型,模拟真实的电力环境,以此为基础,设计和评测最优信道容量方法。(2)选择G3-PLC协议的物理层,建立OFDM上下行通信链路,作为论文的系统模型。并提出传输性能优化的OFDM系统。(3)电力噪声包括平稳分布的背景噪声和非平稳分布的脉冲噪声。脉冲噪声具有非平稳性,采用改进的时域非线性Clipping/Blanking方法进行抑制;对于背景噪声,因其具有平稳高斯性,而OFDM信号符合线性分布模型,基于含噪信号主元分析,分解干净信号和电力噪声特征向量,一方面利用主元滤波的方法检测符号起点,另一方面应用重构错误最小方差准则(Variance of the Recontruction Error,VRE),确定最优信号秩,在信号失真最小准则前提下,应用拉格朗日最优极值法,推导OFDM信号的线性估计。(4)在信道模型已知的前提下,确定子载波BER与信道传输率的数学关系,和公平性能约束关系。在公平约束性能的条件下,通过简单非迭代离散方法动态分配比特。在总体BER和均匀功率分配的限制下,解决最优容量问题,即最大化传输速率。(5)基于所研究物理层技术,和已有MAC层和路由层协议,构建基于OFDM电力载波通信的AMI系统。设计适配于G3模块和智能终端的网络层,提出自动抄表系统入网方法,完成入网测试,通信网络质量测试,可靠性和稳定性测试。