Khả năng cảm nhận phổ của CR dựa rất nhiều vào các kỹ thuật xử lý tín hiệu. Trong mô hình hoạt động của CRN, CR là một thiết bị thông tin liên lạc cần thu giữ được bức tranh sử dụng tài nguyên phổ tần hiện tại trước khi thiết lập thông tin liên lạc của bản thân nó. Hành vi này được xem như việc “phát hiện băng trống”, được mô tả như Hình 1.5.
Hình 1.5. Kiến trúc bộ phát hiện băng trống
Tín hiệu Y(t) thu tại anten đầu tiên sẽ được lọc để lấy tín hiệu có băng thông BL, sau đó được chuyển xuống băng gốc và số hóa trước khi được gửi đến bộ phát hiện. Cuối cùng, dựa trên một thuật toán phát hiện, quyết định sẽ được đưa ra khẳng định băng tần đang trống hay đã bị chiếm dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất, giá trị đầu vào bộ phát hiện được so sánh với một mức ngưỡng xác định trước. Kiến trúc như Hình 1.5 mô tả mô hình thực thi chung nhất. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, bộ phát hiện lấy trực tiếp tín hiệu tương tự từ đầu vào, có thể ở băng gốc, cao tần (RF) hoặc trung tần (IF). Ở đây, coi băng là trống nếu tín hiệu thu được ở băng này chỉ là tạp âm. Ngược lại, nếu tạp âm và tín hiệu được phát hiện, băng tần được coi là đang bị chiếm.
Phụ thuộc vào mức độ “hiểu biết” của thiết bị CR về các tín hiệu thông tin liên lạc được truyền qua BL, nhiều kỹ thuật phát hiện có thể được sử dụng. Trong đó các kỹ thuật phổ biến là: (1) Bộ lọc phối hợp, (2) phát hiện thuộc tính dừng vòng (Cyclostationary), và (3) phát hiện năng lượng (Energy Detection - ED). Các kỹ thuật khác ít được nghiên cứu hơn hoặc được coi như dẫn suất của các kỹ thuật trên bao gồm: phát hiện nối tiếp, đa phân giải song song, wavelet...