Empirical compatibility assessment in Poland LTE causes interference to ARNS Mateusz Berlik Office of Electronic Communications, Poland Department of Frequency Resources Management ITU Regional Seminar for Europe and CIS Countries Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem MOBILE added by WRC-07 Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem WRC-12 AI 1.17 - to consider results of sharing studies between the mobile service and other services in the band 790-862 MHz in Regions 1 and 3, in accordance with Resolution 749 (WRC-07), to ensure the adequate protection of services to which this frequency band is allocated, and take appropriate action. MOBILE FIXED BROADCASTING ARNS Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem Two approaches proposed by CPM-12: coordination distances: 125 – 515 km (depending on ARNS system and scenario) coordination field strength triggers aggregate values – eg. 13 dBµV/m @ 10m in 6 MHz RBW for RLS1 radar; single values – eg. -24.24 dBµV/m @ 10m for ARNS terrestrial station Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Introduction to the LTE vs. ARNS problem Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Aims of the measurements: to analyse an impact of the LTE system on the radar system; to determine/assess the maximum level of the interfering signal. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 What did we have? 4 ARSN systems operating in Poland; agreement of the army on measurements (with some restrictions); LTE test terminals (provided by the operator); LTE signal generator (provided by Nokia Siemens Networks Poland); ARNS’s system operators/service staff. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 What did we NOT have? detailed knowledge about the ARNS systems; documentation of the ARNS systems; specialists in old ARNS systems; compatibility criteria(!). Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Scenario LTE terminal/signal generator ARNS ground station Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Object of the measurements RSP-10 MN-1 radar system: primary (RLS1) / secondary (RLS2) radar; only RLS1 module currently in use; radiolocator for traffic controllers; less than 100 km operational radius; is going to be replaced by modern systems. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

RSP-10 Radar system (RLS1) Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

RSP-10 Radar system (RLS1) Zdjęcia jako ciekawostki Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

RSP-10 Radar system (RLS1) Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

RSP-10 Radar system (RLS1) Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Military airfield 17-18.02.2011 Pomiary odbywały się: 15-16 lutego w bazie w Toruniu – radar w konserwacji, 17-18 lutego na lotnisku w Malborku – działający radar. Z powodu nieplanowanych lotów w Malborku, konieczne było powtórzenie pomiarów na działającym radarze w Toruniu, 30 marca. Military base 15-16.02.2011 30.03.2011 Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement I (Toruń, 15-16.02.2011) The radar under maintenance works; Direct connection to the radar receiver. W Toruniu badany radar był w końcowym etapie konserwacji/remonu – został przygotowany do pracy, więc był sprawny. Możliwe było bezpośrednie podłączenie na wejście odbiornika, oraz wykorzystanie procedur testowych opisanych przez producenta. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement I (Toruń, 15-16.02.2011) Układ pomiarowy. Sztucznie generowane impulsy nadawane i odbierane były sumowane z sygnałem LTE z generatora i podawana na wejście odbiornika radaru. Ponieważ nie było możliwe wykonanie w pełni obiektywnego pomiaru, przyjęto dwa pośrednie kryteria oceny zakłóceń: opinia obsługi radaru; obserwacja poziomu sygnału z wyjścia radaru na oscyloskopie Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement I (Toruń, 15-16.02.2011) Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement I (Toruń, 15-16.02.2011) LTE parameters:   Bandwidth [MHz] 5 10 20 Modulation QPSK 16-QAM G4-76A generator settings: „Reflected” signal [dBm] - 92.3 -82.3 -72.3 LTE generator „critical” power: LTE Power [dBm] - 89.1 -87.1 Wyniki pomiarów w Toruniu. Widać, że szerokość kanały LTE i modulacja nie wpływają na dopuszczalny poziom zakłóceń. Co dziwne, poziom dopuszczalnych zakłóceń nie zmienia się w zależności od mocy sygnału odbitego odebranego przez radar Pol H: E = 24.6 dBμV/m Pol V: E = 48.6 dBμV/m Sensitivity: -92.3 dBm Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement II (Malbork, 17-18.02.2011) Operating radar used by military airfield in Malbork Pomiary w Malborku miały na celu sprawdzenie koegzystencji LTE i RSP-10 w warunkach rzeczywistych. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement II (Malbork, 17-18.02.2011) The radar in „receive-only” mode: very optimistic results (allowable interference > 50 dBµV/m); Received interference’s level dramatically higher when it works in regular „send-and-receive” mode; there was no ability to repeat the measurements. Tutaj napisałbym, że nie udało nam się zrealizować planu pomiarów, ale zauważyliśmy ważną rzecz: Pomiary wykonywane były na czynnym lotnisku. Niestety, z powodu nieplanowanych wcześniej lotów odbywających się na lotnisku, nie udało się zrealizować planu pomiarów. Po stwierdzeniu, że radar jest dużo bardziej czuły jeśli pracuje w trybie nadawanie-odbiór, nie udało się przeprowadzić właściwych pomiarów. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement III (Toruń, 30.03.2011) Operating radar (after maintenance works); Measurements similar to ones performed in Malbork; LTE terminals as interfering transmitters. Niedokończone pomiary z Malborka postanowiono przeprowadzić w Toruniu. Użyto tego samego, radaru, który był serwisowany w lutym – tym razem jednak radar był ulokowany na terenie bazy i normalnie pracował. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

RSP-10 Radar system (RLS1) Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement III (Toruń, 30.03.2011) Antenę terminala LTE zamontowano na dachu samochodu, który poruszał się w okolicy bazy w Toruniu. Szukane były pozycje terminala, dla których zakłócenia na wskaźniku radaru przestają być widoczne. W okolicy radaru znajdował się samochód pomiarowy, przy pomocy którego dokonywano pomiaru mocy w punkcie odbioru. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Measurement III (Toruń, 30.03.2011) Measure No. Received power [dBm] Field strength at receiving point [dBμV/m] Distance [m] Frequencies 1 -95,2 35,5 706 RSP-10: 835 MHz LTE: 834.75 MHz 2 -96,5 34,2 1 488 3 -96,3 34,4 1 504 4 -80,3 50,4 128 LTE: 839.5 MHz 5 -69,7 61,0 LTE: 840.5 MHz Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Agenda Introduction to the LTE vs. ARNS problem Aims and conditions of the measurements Radio systems under tests Measurements action Summary Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012

Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012 Summary Because of the lack of the technical compatibility criteria, it was difficult to use the results as a point in discussion. General conclusions: LTE terminal does really interfere RSP-10 radar; allowable interference field strength is probably higher than protection level from the CPM-12 Report. The results were useful for our administration. Mateusz Berlik, UKE :: Warsaw, 7 - 9 May 2012