Le nombre d'utilisateurs des services de haut débit sans fil est en forte augmentation au cours des années 2010 avec l'introduction des téléphones intelligents, ordinateurs tablettes et autres nouveaux appareils mobiles. Cependant, la qualité de service dans les transports publics est loin d'être satisfaisante. Traditionnellement, les terminaux à l'intérieur des transports publics se connectent à des stations de base macro-cellulaires via des liaisons sans fil, dans lesquelles la perte apportée par la traversée des ondes à travers les fenêtres atténue fortement le niveau du signal et diminue le débit de données réalisable. En outre, en cas de changement de cellule, plusieurs terminaux effectuent des transferts inter-cellulaires simultanément, ce qui provoque un accroissement brusque de signalisation et peut conduire à un engorgement. Pour offrir des services de haute qualité aux clients des transports, un relais est monté dans un véhicule avec une antenne externe pour avoir un bon bilan de liaison avec la station de base et une antenne dans le bus pour fournir un bilan de liaison optimal avec les terminaux. Cette thèse étudie le déploiement de relais mobile en réseau LTE à partir de deux aspects: gestion de la mobilité et analyse de performance. Nous étudions d'abord les différentes procédures de signalisation quand un relais mobile est intégré dans un véhicule de transport public. Nous proposons de garder la pile de protocole qui a été définie pour le relais fixe par les instances de normalisation et de l'étendre à des relais mobiles. Nous définissons le concept de tunnel global, qui regroupe plusieurs tunnels, pour réduire la signalisation en cas de transfert intercellulaire de noeuds relais mobiles. Dans l'étude de performances, nous analysons les différents types d¿interférences. Deux nouveaux types d'interférences (interférences relais à relais et relais à terminal) sont identifiés. Nous étudions le gain de débit de données fourni par un relais mobile déployé dans un réseau hexagonal avec des simulations de Monte Carlo et dans un réseau aléatoire en utilisant la géométrie stochastique. Nous étudions alors le gain de capacité apporté par les relais mobiles avec plusieurs utilisateurs et plusieurs relais. Des indicateurs importants comme la répartition du rapport signal sur interférence et bruit et celle du débit de bout en bout sont calculés. En outre, nous proposons de combiner les modes duplex en temps et en fréquence, motivés par le fait qu¿un terminal embarqué est statique par rapport à son relais mobile de service et proche de lui, ce qui conduit à un excellent bilan de liaison et rend intéressant un duplexage temporel. En outre, nous évaluons et comparons les performances des différents modes de fonctionnement en utilisant le modèle analytique proposé.