本发明提供一种三维波束图案的信道估计方法，适用于MIMO通信系统；包括步骤S1，设置MIMO通信系统中的每个天线单元的天线参数和环境参数，并将天线参数和环境参数通过一预设的传导条件进行预先分配；步骤S2，将预先分配的天线参数和环境参数进行计算以得到一三维波束图案；步骤S3，根据三维波束图案生成天线阵列；步骤S4，对天线单元产生天线极化，并将产生天线极化的天线单元根据天线阵列处理得到天线单元中的各个发射单元的发射角和天线单元中的各个接收单元的入射角；步骤S5，通过发射角和入射角的对应关系处理得到MIMO通信系统的信道系数。本发明的有益效果在于：通过建立天线阵列和计划天线来减少了接收空间相关性和实现信道的高吞吐量和低延迟。