LTE-A(Long Term Evolution Advanced)移动通信系统通过部署宏蜂窝，提供基础的信号覆盖。针对室内信号强度不足的问题，第三代合作伙伴计划引入了飞蜂窝系，以提供高速稳定的室内无线接入服务。在飞蜂窝系统运行过程中，用户更多地关注时延指标，而运营商更多关注吞吐量指标。本文围绕LTE-A飞蜂窝系统中用户的时延保证和系统的性能优化问题，运用随机网络演算理论和原始-对偶分解理论，构建了系统的时延分析模型，设计了系统的无线资源分配算法。　　首先，针对飞蜂窝系统用户的时延保证问题，运用随机网络演算理论，通过分析飞蜂窝系统中业务流量突发的自相似特性和多入多出信道的时变特性，建立了Pareto业务到达模型与有限状态马尔科夫信道(FSMC，Finite State MarkovChannel)服务模型。使用随机到达曲线和随机服务曲线，分析了Pareto到达模型和FSMC服务模型，提出并构建了飞蜂窝系统下行链路端到端的时延分析模型，给出了用户业务流的时延边界。　　其次，针对具有时延约束的飞蜂窝系统性能优化问题，将业务流的时延约束转化为飞蜂窝系统的服务约束，运用原始-对偶分解理论，将转化后的问题分解为子信道分配主问题和功率控制子问题，提出并设计了S-SAPCS联合资源分配算法，并进行了求解。　　最后，通过NS3等仿真工具验证表明，由所构建的时延分析模型给出的统计时延边界与业务流实际时延贴近;所设计的S-SAPCS联合资源分配算法具有近优性能，通过利用业务流间的统计复用增益，提高了系统吞吐量。