Les réseaux radiomobiles de 3ème generation, tel que l'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ont été prévus, dès le début de leur conception, pour offrir un mode paquet aussi bien qu'un mode circuit. Pour fiabiliser les transmissions de données en mode paquet, il faut mettre en uvre des protocoles disposant de la technique ARQ (Automatic Repeat reQuest). L'objet de cette thèse est l'étude des protocoles ARQ qui peuvent être activés dans l'architecture protocolaire globale de l'UMTS. Cela nous amène à étudier les couches contenant les protocoles ou entités suivantes : RLC (Radio Link Control), TCP (Transmission Control Protocol) et MAC-hs (Medium Access Control-high speed). L'étude des nouvelles caractéristiques des protocoles ARQ de l'UMTS ainsi que la possibilité de leur enrichissement est effectuée. L'empilement des mécanismes ARQ présente des risques d'interactions dont certains sont analysés.

Dans la plupart des systèmes radio, la correction des erreurs de transmission se base sur un protocole ARQ hybride (HARQ), qui combine un code correcteur d'erreurs (FEC) avec un protocole de retransmission (ARQ). La grande majorité des études portant sur l'HARQ se focalise essentiellement sur l'analyse et l'optimisation du code correcteur d'erreurs. Dans cette thèse, nous proposons une optimisation conjointe inter-couches du protocole ARQ hybride, en considérant à la fois des aspects de communications numériques et des aspects protocolaires. Dans les schémas HARQ classiques, dits simple paquet (SP), les paquets de redondance transmis sont tous relatifs au même paquet de données. Chaque retransmission réduit alors significativement le débit utile lorsque la taille des paquets est fixe. D'autre part, le débit est également très sensible à la présence d¿erreurs sur la voie retour. Nous proposons donc une nouvelle approche dite multi-paquets (MP), qui vise à réduire le nombre moyen de retransmissions par paquet grâce à la construction de paquets de redondance pouvant aider au décodage simultané de plusieurs paquets de données. Cette approche offre un gain significatif en débit par rapport aux schémas HARQ-SP lorsque le rapport signal à bruit (RSB) est suffisamment élevé. Les schémas HARQ classiques demeurent toutefois plus performants à faible RSB. Nous montrons par ailleurs que l'approche MP est plus robuste aux erreurs sur la voie de retour que l'approche SP. Ces résultats nous ont conduits à proposer un protocole hybride SP/MP qui bénéficie des avantages propres à chaque stratégie. Nous montrons par une analyse théorique ainsi que par simulation, que ce schéma hybride réalise un très bon compromis entre SP et MP sur toute la plage de RSB.