本发明涉及毫米波多输入多输出系统信道估计的领域，公开联合信道表示和导频波束设计的低复杂度信道估计方法，包括：步骤1，分别通过NR和NT点离散傅里叶变换基线性表示接收端天线阵的响应矩阵和发送端天线阵的导引矩阵得到 矩阵和逆 矩阵；其中NR和NT分别表示接收端和发送端天线数；步骤2，联合信道表示和导频波束设计，在能够有发送端的导频预编码矩阵右乘逆 矩阵为单位矩阵，且能够有接收端导频合并矩阵的共轭转置矩阵左乘 矩阵为单位矩阵的情况下，执行步骤3；步骤3，将接收导频信号左右分别与 矩阵和逆矩阵相乘估计出信道矩阵。该方法具有计算复杂度低的优点，并克服了现有毫米波MIMO系统压缩信道感知方法由于角度量化误差导致的估计性能不高问题。