序列和阵列设计理论在现代通信、雷达、声纳、制导、空间测控、以及电子对抗等系统中具有十分广泛的应用。结构优良的序列和阵列信号可以提高系统的抗干扰、抗噪声、抗截获、抗衰落等性能,可以实现扩频多址通信等。因此对其进行深入研究在理论和应用上都具有十分重要的意义。本文主要对基于阵列偶相关理论的各种相关信号形式进行了深入研究。首先推导出二元序列偶的周期相关理论界,这为进一步研究具有良好相关特性的二元序列偶集提供了理论基础。提出了广义伪随机屏蔽二进序列偶,给出了其变换性质、组合允许条件。搜索出若干广义伪随机屏蔽二进序列偶,并与伪随机二进序列偶进行了对比分析。并将其推广到多维广义伪随机屏蔽二进阵列偶,研究了其等价变换性质、频谱特性和组合允许条件,利用这些条件对小体积广义伪随机屏蔽二进阵列偶进行搜索,并提出了广义伪随机屏蔽二进阵列偶的折叠构造法。提出了周期屏蔽二元互补序列偶集。研究了其等价变换性质,及其与非周期屏蔽二元互补序列偶集的等价关系。提出了利用最佳屏蔽二进序列偶与阵列偶、列正交矩阵、周期屏蔽二元互补序列偶集伙伴以及周期乘积法等多种构造方法。在奇周期相关条件下提出了奇周期屏蔽二元互补序列偶集。给出了屏蔽序列偶的奇周期相关函数的特性以及奇周期屏蔽二元互补序列偶集的等价变换性质,及其与非周期和周期屏蔽二元互补序列偶集的等价关系。搜索出若干奇周期屏蔽二元互补序列偶集,并给出了多种构造方法。结果表明其与奇周期二元互补序列集相比具有更大的存在空间。提出了二元互补阵列偶集。对二元阵列偶的非周期相关特性以及二元互补阵列偶集的等价变换性质进行了研究,得出二元互补阵列偶集的变维并不影响互补性的结论。搜索出若干二元互补阵列偶集,提出多种二元互补阵列偶集的构造方法。研究了互正交二元互补阵列偶集集合的生成方法,由此可生成大量具有更大阵列偶数与体积的互正交二元互补阵列偶集集合。研究了基于最佳序列偶和正交矩阵构造ZCZ序列偶集的方法。对其在QS-CDMA系统中的应用进行了分析。结果表明该系统具有较好的性能,可满足多用户通信的要求,因此具有一定的应用前景。并对基于序列偶的扩频通信系统设计方案进行了讨论。