Allocation designs for massive multiple access with interference cancellation

In the transition towards the next generation of wireless technology systems, the increasing number of devices curbs the potential of current wireless networks to cope with such increases in network density. Wireless communications via satellite constitute a cost effective option to achieve high transmission reliability in remote areas or to create resilient networks to be used in emergency situations. To counterbalance the growing network density, one of the main goals in the uplink is to increase the spectral efficiency of the network. By working on the application of non-orthogonal multiple access and the exploitation of the collision domain through interference cancellation, this dissertation tackles the problem of massive multiple access. A consensual scheme that meets the main goal and the aim of reducing the interaction between devices and the satellite in the control plane is Enhanced Spread Spectrum ALOHA, which combines spreading-based short-packet transmissions with successive interference cancellation (SIC) on the receiver's side. This combination opens up several design avenues in terms of energy and code allocation to users when a certain amount of channel state information is available to them. Motivated by this scheme, this thesis studies the best allocation strategies when the SIC receiver operates nonideally: firstly, it investigates a system model for a receiver that, inspired by the demodulator adopted in the Enhanced Spread Spectrum ALOHA system, deals with the problems of user ordering and iterative decoding with short packets; and secondly, it delves into the user-asymptotic regime and the application of the calculus of variations to derive the stationary point equations corresponding to the optimal allocation rules.The first part of this thesis investigates the impact of nonideal decoding and imperfect cancellation on the first iteration of a SIC receiver aided by redundancy-check error control. The system model characterises both non-idealities using known functions of the signal-to-interference-plus-noise ratio. The propagation of packet decoding success/failure events throughout the stages of the receiver is circumvented in the user-asymptotic regime, since the model takes a deterministic form. The asymptotically optimal energy and rate allocation is studied for a wide variety of cases. The second part of this thesis investigates an iterative SIC receiver and extends the allocation designs derived previously to iterations beyond the first. The derivation of a system model is challenging, since each iteration of the receiver operates with memory with respect to the previous ones, and due to the fact that the decoding operations for the same user in different iterations are statistically dependent. This thesis motivates and states a system model that solves said difficulties by adding minimal complexity to the one adopted previously. The user-asymptotic regime is investigated to reveal mathematical forms to the above model that allow for a thorough understanding of the adopted receiver. Finally, the chapter exploits the user-asymptotic model and conducts research to designing smooth allocation functions. The third part of this thesis studies the user-ordering problem for a SIC receiver to which the strengths received from all users are unknown. The thesis derives an accurate system model for a large-user SIC receiver, which proceeds to order users after estimating their symbol energies at the initial stage through preamble cross-correlations. Analytical findings are determined in the user-asymptotic regime. The asymptotically optimal energy allocation is shown to obey, in contrast to the practically exponential user-energy distributions obtained before, a piecewise constant function; fact that entails great computational advantages of its application.En la transició cap a la pròxima generació de sistemes tecnològics sense fils, el creixent nombre de dispositius frena el potencial de les xarxes sense fils actuals per fer front a tal augment en la densitat de xarxa. Les comunicacions sense fils via satèl·lit constitueixen una opció rentable per assolir una fiabilitat de transmissió alta en zones remotes o per crear xarxes que puguin ser utilitzades en situacions d'emergència. Per contrarestar la creixent densitat de xarxa, un dels objectius principals en l'enllaç ascendent és augmentar l'eficiència espectral d'aquesta. Aquesta tesi aborda el problema d'accés múltiple massiu combinant l'aplicació de tècniques d'accés múltiple no ortogonal amb esquemes de cancel·lació d’interferència. Un esquema consensuat que acompleix amb l’objectiu principal i amb la fita de reduir la interacció entre dispositius i satèl·lit en el pla de control és Enhanced Spread Spectrum ALOHA, que combina transmissions de paquets curts basades en l'eixamplament del senyal amb la cancel·lació successiva d'interferències (SIC) en recepció. Aquesta combinació obre diverses vies per l'assignació d'energia i codi als diferents usuaris quan aquests disposen d’informació sobre l'estat del canal. Motivat per l'esquema anterior, aquesta tesi estudia les millors estratègies d'assignació quan s'adopta un receptor SIC no ideal: en primer lloc, investiga un model de sistema per un receptor SIC que, inspirat en el desmodulador adoptat en el sistema Enhanced Spread Spectrum ALOHA, aborda els problemes d'ordenació d'usuaris i de descodificació iterativa amb paquets curts; i, en segon lloc, s’endinsa en el règim asimptòtic d'usuaris i en l'aplicació del càlcul de variacions per derivar les equacions de punt estacionari corresponents a les funcions d'assignació òptimes. La primera part d'aquesta tesi investiga l'impacte de la descodificació no ideal i de la cancel·lació imperfecta en la primera iteració d'un receptor SIC assistit per control d'errors. El model de sistema proposat caracteritza ambdues no idealitats fent ús de funcions conegudes de la relació senyal-a-soroll-més-interferència. La propagació dels esdeveniments d'èxit/fracàs en la descodificació de paquets al llarg de les etapes del receptor s'aborda en el règim asimptòtic d'usuaris, ja que el model pren forma determinista. Les funcions d'assignació s'estudien en el règim asimptòtic d'usuaris per varis casos. La segona part de la tesi investiga un receptor SIC iteratiu i estén les assignacions derivades en el capítol anterior per a iteracions del SIC més enllà de la primera. La derivació d'un model de sistema suposa un repte, ja que cada iteració del receptor opera amb memòria respecte a iteracions anteriors i degut a que les operacions de descodificació per a un mateix usuari en iteracions diferents són estadísticament dependents. Es proposa un model de sistema que resol tals dificultats afegint complexitat mínima al model adoptat anteriorment. S'investiga el règim asimptòtic d'usuaris amb l'objectiu d’evidenciar expressions matemàtiques del model que permetin la completa comprensió del receptor adoptat. Per últim, es dissenyen funcions d'assignació contínuament diferenciables fent ús del model asimptòtic anterior. La tercera i última part d'aquesta tesi estudia el problema d'ordenació d'usuaris aplicat a un receptor SIC que desconeix les potències rebudes de tots ells. Es deriva un model de sistema per un receptor que gestiona nombrosos usuaris i els ordena després d'estimar les energies de tots ells en l'etapa inicial mitjançant correlacions de preamble. Els resultats analítics s’obtenen en el règim asimptòtic d'usuaris. Es demostra que, contràriament a les distribucions pràcticament exponencials obtingudes anteriorment, l'assignació d'energia òptima derivada per a infinits usuaris presenta una estructura constant a trossos; fet que comporta grans avantatges computacionals en la seva aplicació.En la transición hacia la próxima generación de sistemas tecnológicos inalámbricos, el creciente número de dispositivos frena el potencial de las redes inalámbricas actuales para hacer frente a esos aumentos en la densidad de red. Impulsadas por las innovaciones en tecnología satelital, las comunicaciones inalámbricas vía satélite constituyen una opción rentable para lograr una alta fiabilidad de transmisión en zonas remotas o para crear redes reservadas para situaciones de emergencia. Para contrarrestar la creciente densidad de la red, uno de los objetivos principales en el enlace ascendente es aumentar la eficiencia espectral de la misma. En favor de este objetivo, se identifican tres técnicas no excluyentes: (i) la aplicación de técnicas de acceso múltiple no ortogonal, para hacer frente a la limitada disponibilidad de recursos ortogonales requeridos en el acceso múltiple convencional, (ii) la explotación del dominio de colisión por el receptor, mediante la cancelación de interferencias, y (iii) la utilización de satélites multihaz, que, usando la tecnología multiantena, permiten una reutilización más eficiente del dominio espacial. Esta tesis aborda el problema de acceso múltiple masivo trabajando en los dos primeros puntos. Un esquema consensuado que cumple con el objetivo principal y con el fin de reducir la interacción entre los dispositivos y el satélite en el plano de control es Enhanced Spread Spectrum ALOHA, que combina transmisiones de paquetes cortos basadas en el ensanchamiento de la señal con la cancelación sucesiva de interferencias (SIC) en recepción. Esta combinación abre diversas vías para la asignación de energía y código a los usuarios cuando estos disponen de cierta información sobre el estado del canal. Motivado por el esquema anterior, esta tesis reexamina resultados previos bajo análisis teóricos de capacidad y cancelación perfecta, y estudia las mejores estrategias de asignación cuando el receptor SIC opera de forma no ideal. Los análisis anteriores se amplían en dos frentes: en primer lugar, adoptando políticas de decodificación y cancelación adaptadas para paquetes cortos; y, en segundo lugar, explorando el desequilibrio de energía, tasa de transmisión y fiabilidad. Con respecto al primer punto, esta tesis investiga un modelo de sistema para un receptor SIC que, inspirado en el demodulador adoptado en el sistema Enhanced Spread Spectrum ALOHA, aborda los problemas de ordenación de usuarios y decodificación iterativa con paquetes cortos. En cuanto al segundo punto, esta tesis se adentra en el régimen asintótico de usuarios y en la aplicación del cálculo de variaciones para derivar las ecuaciones de punto estacionario correspondientes a las funciones de asignación óptimas. Una de las principales contribuciones de esta tesis es el descubrimiento de funciones discontinuas (continuamente diferenciables a trozos) como una clase de distribuciones de energía ordenada para maximizar la eficiencia espectral; un enfoque que ha demostrado ser abrumadoramente exitoso. En concreto, el modelo derivado en la presente tesis incorpora, progresivamente y a lo largo de tres capítulos independientes, aspectos prácticos del cancelador de interferencias adoptado: 1. La primera parte de esta tesis investiga el impacto de la decodificación no ideal y de la cancelación imperfecta en la primera iteración de un receptor SIC asistido por control de errores. El modelo de sistema caracteriza ambas no idealidades utilizando funciones conocidas de la relación señal-a-ruido-más-interferencia (SINR) bajo la suposición de interferencia gaussiana: las funciones tasa de error de paquete (PER) y energía residual. La propagación de los eventos de éxito/fracaso en la decodificación de paquetes a lo largo de las etapas del receptor SIC se sortea en el régimen asintótico de usuarios, puesto que el modelo de sistema adopta expresiones deterministas. La asignación de energía y código se estudia en el régimen asintótico de usuarios para una amplia variedad de casos, incluyendo conjuntos formados por un número finito o infinito de esquemas de modulación y corrección de errores para paquetes de longitud finita e infinita. 2. La segunda parte de esta tesis investiga un receptor SIC iterativo y extiende las asignaciones derivadas anteriormente para iteraciones del SIC más allá de la primera. La derivación de un modelo para tal sistema supone un reto, ya que cada iteración del receptor opera con memoria respecto a las anteriores y porque las operaciones de decodificación para un mismo usuario en distintas iteraciones son estadísticamente dependientes. Esta tesis propone justificadamente un modelo de sistema que resuelve dichas dificultades añadiendo complejidad mínima al adoptado con anterioridad. En concreto, el modelo usa funciones PER multivariable, cuyos argumentos corresponden a las SINRs que experimenta un usuario a lo largo de las iteraciones del receptor, y define biyecciones para relacionar los índices de los usuarios que permanecen decodificados sin éxito en cada iteración. Se investiga el régimen asintótico de usuarios para revelar expresiones matemáticas del modelo anterior que permitan un completo entendimiento del receptor adoptado. Por último, se investiga el diseño de funciones de asignación continuamente diferenciables con extremos libres haciendo uso del modelo asintótico anterior. 3. La tercera y última parte de esta tesis estudia el problema de ordenación de usuarios en un receptor SIC que desconoce las potencias recibidas de todos ellos. La tesis deriva un modelo de sistema para un receptor SIC que gestiona un gran número de usuarios y los ordena tras estimar sus energías en la etapa inicial mediante correlaciones de preámbulo. En el régimen asintótico de usuarios, se obtienen resultados analíticos en los que el rendimiento del sistema se rige por un kernel conocido. Se demuestra que, contrariamente a las distribuciones prácticamente exponenciales obtenidas anteriormente, la asignación óptima de energía derivada para un número infinito de usuarios obedece una función constante a trozos; hecho que conlleva grandes ventajas computacionales en su aplicación.Postprint (published version

Battery-aware probabilistic access scheme with nature and RF energy harvesting for cognitive radio networks

A short-range unlicensed network is intended to coexist with a strong licensed link. It is assumed that nodes' density of the primary network is much lower than that of the secondary one. Each node implements an energy-based probabilistic access scheme powered with nature and/or RF energy harvesting. The goal is to decide a criterion for each nodes' access based on a Markov chain under some constraints on the battery finite capacity and the maximum admissible interference on the primary network link. The proposed setup will be simulated in Matlab in order to evaluate and opIn this work, a short-range unlicensed link intends to coexist with a directional-nodes licensed network, deployed as a 2D Homogeneous Poisson Point Process. The unlicensed transmitter uses two energy harvesting mechanisms and implements a probabilistic scheme in order to access the channel according to the available energy in its battery. The aim of this work is to optimize the throughput of the proposed cognitive radio link, employing linear programming methods, provided that the licensed network QoS constraint is satisfied. It is demonstrated the effectiveness of the mixed energy harvesting scheme for energy-restricted scenarios, and it is tested as well in which scenarios the energy detection would be useful, considering different packet length cases. It is also considered non-energy restricted scenarios in which is demonstrated that a Vehicle-To-Vehicle link can coexist with a wireless network.En este trabajo, un enlace de corta distancia sin licencia intenta coexistir con una red de nodos direccionales licenciada, desplegada como una red de Poisson homogénea 2D. El transmisor sin licencia utiliza dos técnicas de recolección de energía e implementa un esquema probabilístico de acceso al canal de acuerdo con la energía disponible en su batería. El objetivo de este trabajo es optimizar el throughput del enlace cognitivo, a través de métodos de programación lineal, cumpliendo con la restricción de QoS impuesta por la red licenciada. Se demuestra la efectividad del esquema mixto de recolección de energía para escenarios limitados por la energía de la batería y se prueba también en que escenarios la detección de energía tiene sentido, considerando servicios con paquetes de diferente longitud. Además, se consideran escenarios no limitados por la energía de la batería, donde se demuestra que un enlace V2V puede coexistir con una red inalámbrica.En aquest treball, un enllaç de curta distancia sense llicència intenta coexistir amb una xarxa de nodes direccionals llicenciada, desplegada com una xarxa de Poisson homogènia 2D. El transmissor sense llicència utilitza dues tècniques de recol·lecció d’energia i implementa un esquema probabilístic d’accés al canal d’acord amb l’energia disponible a la seva bateria. L’objectiu d’aquest treball és optimitzar el throughput de l’enllaç cognitiu, a través de mètodes de programació lineal, garantint que la restricció de QoS imposada per la xarxa llicenciada sigui satisfeta. Es demostra l’efectivitat de l’esquema mixt de recol·lecció d’energia per a escenaris limitats per l’energia de la bateria i es prova també en quins escenaris la detecció d’energia té sentit, considerant serveis amb paquets de diferents longituds. A més a més, es consideren escenaris no limitats per l’energia de la bateria, on es demostra que un enllaç V2V pot coexistir amb una xarxa sense cables

Low-complexity switching network design for hybrid precoding in mmWave MIMO systems

© 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.This paper deals with the design of a hybrid precoder for millimeter-wave MIMO systems. For the sake of concreteness, we consider an analog processing stage composed of a switching network with analog combining. The main contribution of this work consists on the proposal and evaluation of an optimization procedure based on a smart relaxation. The optimal hybrid precoder under a transmit power constraint is derived, after which, the analog precoding matrix is binarized. After an intuitive reasoning, we note that multiple solutions exist. Nevertheless, the (very) reduced computational complexity of the proposed optimization scheme makes it feasible for realistic implementations. Numerical results are reported to assess the performance of proposed hybrid precoder design.Peer ReviewedPostprint (published version

Average PER performance metrics of iterative successive interference cancellation

© 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The average packet error rate (PER) and user-PER profiles of iterative successive interference cancellation (I-SIC) are analyzed for a proof-of-concept scenario where asymptotically many code-division-multiple-access users share the same channel encoder. To characterize the iterative decoding receiver, we propose a novel multivariate PER function evaluated over the consecutive signal-to-interference-plus-noise ratios (SINRs) experienced by each undecoded user. Analytic expressions for the user-energy and user-SINR profiles at every iteration are derived via warping operators on the user ordering that relate the asymptotic distribution of undecoded users at different iterations. Monte Carlo simulations using a chip-level I-SIC implementation assess the accuracy of the proposed user-limit analysis.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Energy and rate allocation for massive multiple access with interference cancelation

This article addresses the problem of energy and code allocation to many users accessing, under spreading-based nonorthogonal multiple access, a wireless node set up with a successive interference cancellation architecture aided by redundancy-check error control. As an application, we consider the asynchronous access of a delay-tolerant satellite system, where users employ finite-length channel codes and are subject to a known power unbalance induced by the known distribution of the channel’s attenuation. The article develops, as a mathematically tractable approximation to massively populated systems, a unified framework to compute the best energy and code allocation rules that maximize the spectral efficiency of a network that handles asymptotically many users. Concretely, the presented approach circumvents the exponential complexity in the number of users when modeling the propagation of packet decoding failures through the receiver’s decoding scheme. It also enables a deterministic analysis of the more complex features affecting the receiver, making the related performance optimization problem amenable to systematic tools from differential and variational calculus. The derived expressions evidence the most favorable three-way unbalance between energy, rate, and reliability for receiver performance. Low-level system simulations are carried out for validation.This work was supported in part by the Spanish Ministry of Science and Innovation through project RODIN (PID2019-105717RB-C22/AEI/10.13039/501100011033) and in part by Grant 2017 SGR 578.Peer ReviewedPostprint (published version

Optimal power control law for equal-rate DS-CDMA networks governed by a successive soft interference cancellation scheme

©2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.This paper studies the throughput maximization of a dense multiple access network of low-rate subscribers that share the same practical Forward Error Correction (FEC) code and modulation scheme, and transmit to a central node that implements a Successive Soft Interference Cancellation (soft SIC) strategy in order to mitigate Multiple Access Interference (MAI). In the user-asymptotic case, we make use of Variational Calculus (VC) tools to derive, in terms of the Packet Error Rate (PER) of the shared encoder and the Residual Energy (RE) from imperfect cancellation, the optimum energy profile that maximizes the network spectral efficiency, when a sum power constraint at the SIC input is enforced. Comparative performance analyses using a representative encoder are carried out. Simulation results show the benefit of the adopted soft SIC scheme in front of other SIC strategies, obtaining relevant throughput gains under high traffic loads.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Channel-aware energy allocation for throughput maximization in massive low-rate multiple access

© 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.A multiple access (MA) optimization technique for massive low-rate direct-sequence spread spectrum communications is analyzed in this work. A dense network of users transmitting at the same rate to a common central node under channelaware energy allocation is evaluated. At reception, successive interference cancellation (SIC) aided by channel decoding is adopted. Our contribution focuses on wireless scenarios involving a vast number of users for which the provided user-asymptotic model holds. Variational calculus (VC) is employed to derive the energy allocation function that, via user-power imbalance, maximizes the network spectral efficiency (SE) when perfect channel state information at transmission (CSIT) is available and both average and maximum per-user energy constraints are set. Monte Carlo simulations at chip-level of a SIC receiver using a real decoder assess the proposed optimization method.Peer ReviewedPostprint (published version

Joint energy and rate allocation for successive interference cancellation in the finite blocklength regime

© 2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.This work addresses the optimization of the network spectral efficiency (SE) under successive interference cancellation (SIC) at a given blocklength n. We adopt a proof-of-concept satellite scenario where network users can vary their transmission power and select their transmission rate from a set of encoders, for which decoding is characterized by a known packet error rate (PER) function. In the large-system limit, we apply variational calculus (VC) to obtain the user-energy distribution, the assigned per-user rate and the SIC decoding order maximizing the network SE under a sum-power constraint at the SIC input. We analyze two encoder sets: (i) an infinite set of encoders achieving information-theoretic finite blocklength PER results over a continuum of code rates, where the large-n second order expansion of the maximal channel coding rate is used; (ii) a feasible finite set of encoders. Simulations quantify the performance gap between the two schemes.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Decentralized random energy allocation for massive non-orthogonal code-division multiple access

© 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.This work studies the spectral efficiency achievable when a very large number of terminals are connected simultaneously to a central node (uplink) through independent and identically-distributed flat-fading channels. Assuming that terminals only have statistical channel state information (CSI), the optimum random transmitted-energy allocation is formulated considering a non-orthogonal direct-sequence code-division multiple access (DS-CDMA) where all users transmit using the same modulation and error correcting code and the receiver implements successive interference cancellation (SIC). Focusing on low-power terminals, optimization is carried out by imposing constraints on both the average and peak peruser transmitted energy. Simulations have revealed that a limited number of random energy levels, whose number is determined by the channel power gain variance, is sufficient to achieve approximately the maximum spectral efficiency that would be obtained under direct optimization of the received energy profile.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Performance evaluation of an Interference Cancellation scheme for the uplink of a massive user network

Inter-user interference constitutes a limiting factor to network performance, especially when dense wireless systems sustaining high traffic loads are deployed. Interference cancellation (IC) policies have proved an invaluable tool in order to counteract this problem. Nonetheless, the success of such IC schemes depends heavily on the received power distribution. In this work, we consider a massive user spread-spectrum Multiple Access (MA) network for wide area Machine to Machine (M2M) communications in which the central node implements a Parallel Multistage Decision-Feedback (PMDF) strategy for MA Interference (MAI) mitigation. In the user-asymptotic case, we make use of Variational Calculus (VC) techniques to derive the optimum energy allocation function that maximizes the network throughput under synchronous access when: (i) user transmissions are subject to a long-term average energy constraint; (ii) users share the same practical Forward Error Correction (FEC) code and modulation scheme, characterized by a known Packet Error Rate (PER) curve. Exhaustive simulations and comparative performance analyses are carried out using two representative FEC codes.La interferencia multiusuario constituye el factor más limitante en el rendimiento de una red, especialmente cuando se despliegan sistemas densos inalámbricos que soportan elevadas cargas de tráfico. Las políticas de cancelación de interferencias (IC) son herramientas inestimables para combatir este problema. Sin embargo, el éxito de tales esquemas IC depende en gran medida de la distribución de potencia recibida. En este trabajo, consideramos una red de Acceso Múltiple (MA) y espectro ensanchado con una cantidad masiva de usuarios para una amplia área de comunicaciones Máquina a Máquina (M2M) donde el nodo central implementa una estrategia Parallel Multistage Decision-Feedback (PMDF) para mitigar la interferencia MA (MAI). En el caso asintótico de usuarios, hacemos uso de técnicas de Cálculo Variacional (VC) para derivar la función óptima de asignación de energía que maximiza el rendimiento de la red de acceso síncrono cuando: (i) las transmisiones de los usuarios están sujetas a una restricción de energía promedio a lo largo del tiempo; (ii) los usuarios comparten el mismo código práctico Forward Error Correction (FEC) y esquema de modulación, caracterizados por una curva Packet Error Rate (PER) conocida. Se han realizado simulaciones exhaustivas y análisis comparativos de rendimiento utilizando dos códigos FEC representativos.La interferència multiusuari constitueix el factor més limitant en el rendiment d'una xarxa, especialment quan es despleguen sistemes densos sense fils que suporten elevades càrregues de tràfic. Les polítiques de cancel·lació d'interferències (IC) són eines inestimables per a combatre aquest problema. Tanmateix, l'èxit d'aquest tipus d'esquemes IC depèn en gran mesura de la distribució de potència rebuda. En aquest treball, considerem una xarxa d'Accés Múltiple (MA) i espectre eixamplat amb un nombre massiu d'usuaris per una àmplia àrea de comunicacions Màquina a Màquina (M2M) on el node central implementa una estratègia Parallel Multistage Decision-Feedback (PMDF) per mitigar la interferència MA (MAI). En el cas asimptòtic d'usuaris, fem ús de tècniques de Càlcul Variacional (VC) per derivar la funció òptima d'assignació d'energia que maximitza el rendiment de la xarxa d'accés síncron quan: (i) les transmissions dels usuaris estan subjectes a una restricció d'energia promig al llarg del temps; (ii) els usuaris comparteixen el mateix codi Forward Error Correction (FEC) i esquema de modulació pràctics, caracteritzats per una corba Packet Error Rate (PER) coneguda. S'han dut a terme simulacions exhaustives i anàlisis comparatives de rendiment utilitzant dos codis FEC representatius