L'augmentation de l'utilisation de l'Internet et des services de données motive l'évolution des réseaux cellulaires de troisième. Dans ce contexte, HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) a été développé dans les releases 5 et 6 au sein de 3GPP pour poursuivre l'évolution du mode "paquet" de l'UMTS. Ce système utilise de nouvelles technologies telles que le Hybrid-ARQ (Automatic Repeat Request), la modulation adaptative et l'ordonnancement rapide (fast Scheduling) pour permettre de véhiculer des débits plus élevés sur l'interface radio et d'augmenter la capacité. Cette thèse se focalise sur l'analyse et la modélisation des interactions entre la couche MAC-hs de HSDPA et les autres couches (physique, transport). L'objectif est de trouver la configuration optimale de cette entité MAC-hs afin de réduire les interactions "négatives" entre-couches et optimiser les performances de HSDPA. Par conséquent, cette thèse fournit des études et des modélisations analytiques couvrant les aspects suivants: -Analyse et modélisation de l'impact du canal radio (shadowing, fast fading) sur les performances du système HSDPA dans le cas où plusieurs "schedulers" sont utilisés -Analyse et modélisation de l'effect des services "Circuit" de l'UMTS R99 sur les performances de HSDPA. -Modélisation de l'interaction entre le protocole TCP et l'entité MAC-hs. Une nouvelle stratégie d'ordonnancement est proposée afin d'améliorer les performances du système -Charactérisation de l'interaction entre MAc-hs et les services streaming. Une nouveau "scheduler" est proposé afin de garantir les contraintes sévères de QoS des services streaming sans trop perdre de capacité cellulaire.