随着科技的进步、社会的发展和国家农村城镇化的推进,人们对未来智慧城市的期待和要求越来越高。如何充分发掘和利用遍布全国各个角落的高中低压电力网络线路资源,进一步实现对占据城市20%左右电力资源的LED(light emitting diode)照明系统和各种户外室内大屏LED广告系统的数据传输、实时通信、监控管理和信息推送,已成为现阶段亟待解决的技术难题。在此背景下,本文根据应用场景的需求,在当前普遍应用的低电压电力通信典型设备模型中,进一步寻求更优化的信号调制解调算法和耦合方式,努力实现电力载波通信末端抗干扰能力的提升,进而为智慧城市交通路况实时监控系统和LED可见光无线通信系统的推广应用做准备。(1)本文在研究目前城市建设中在用的主流LED路灯控制系统的基础上,在实验室中搭建了简化过后的通用电力线载波控制的LED模型,并探索了通过改进传输算法来提高极限数据传输量和降低误码率的路径。在实验室中模拟LED路灯监控系统通过电力线载波对终端实施远程控制的过程,对改进后的算法进行了极限数据传输测试,与改进前的算法测试结果对比,优化算法后系统信道的误码率由14.8%降低至10.7%,信道可以承受的瞬时最大传输数据量由13638字节提升至18833字节。(2)本文研究了载波信号在电力线信道传输过程中的控制算法。通过详细推导信号在目前电力线载波通信中应用最为广泛的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中的传输过程,并结合当前主流的载波芯片中采用的LS算法、MMSE算法、LMMSE算法和线性插值等子信道抗干扰算法,以电力线载波通信在国内广泛应用的智能电网系统末端信道为仿真模型,在使用MATLAB仿真综合比较各类信道估计算法性能的基础上,提出了在子载波中利用拉格朗日插值方法,结合LS导频信道估计算法优化系统整体抗干扰能力的方法。并在完整的OFDM通信系统仿真模型中与主流的线性插值结合LS信道估计算法进行仿真对比。通过调取数据计算得出,在不同信噪比下,本文提出的拉格朗日插值信道估计算法的误码率比起主流线性插值信道估计算法误码率降低了30%,可以看出拉格朗日插值对于整体信道估计算法优化明显。(3)为进一步验证优化改进后的拉格朗日插值信道估计算法在实际电网末端信道远程抄表这一场景中对载波通信抗干扰能力的提升情况,本文采取实验室模拟场景硬件测试和实地硬件测试两种实验方式,使用实际电网系统中评判远程抄表结果好坏的丢包率作为主要性能指标,用于检验加载优化后算法的载波芯片在各种实际应用和比较极限的噪声环境中的数据传输表现、性能指标和抗干扰能力;同时同步设计了使用原有算法载波芯片的设备组,使两组不同算法芯片的设备在同样的安装条件、同样的噪声环境、同样的传输信道、同样的时间节点下进行数据采集对比测试。测试结果表明,实验室环境下使用优化后算法的设备组总丢包次数仅为使用原载波芯片设备组的58%;实际应用环境下使用优化后算法的设备组的总丢包次数仅为使用原载波芯片设备组的77.34%。与MATLAB中仿真出来的对比结果也基本一致,表明本文提出的拉格朗日插值法优化后的算法对低压电力线缆上噪声尤其是突发脉冲噪声的抗干扰能力比起目前国内外主流的几种信道估计算法有较大提升。