本发明提供一种无线数字电视广播发射方法、设备和无线数字电视广播系统，其关键在于，将视频传输流分别用多载波链路处理方法和单载波链路处理方法进行处理，再将获得的多载波帧和单载波帧进行时分复用。当实现无线数字电视广播时，无线数字电视广播发射机先将视频传输流根据节目标志进行解复用，分离出单载波调制视频传输流和多载波调制视频传输流；再根据多载波调制链路处理方法将多载波调制视频传输流处理为多载波帧，根据单载波调制链路处理方法将单载波调制视频传输流处理为单载波帧；然后将多载波帧和单载波帧进行时分复用后再发射出去。应用本发明方案，可以达到兼容多载波调制技术和单载波调制技术的目的，满足实际应用的需求。