本发明涉及双向多输入多输出(MIMO)中继系统中一种非迭代的信道估计方法。针对双向MIMO中继系统，主要解决现有信道估计方法中，中继节点负担过大以及信道估计精度较低的问题。其实现步骤为：1)建立矩阵形式的双向MIMO中继信道模型；2)两个用户同时发送正交信道训练序列至中继；3)中继采用所设计的放大因子放大接收的信号，并将放大后的信号转发至用户；4)每个用户对接收的信号进行重排，构造两个具有Khatri‑Rao乘积结构的矩阵。5)根据所构造矩阵的特殊结构，设计低复杂的算法估计出系统所有的信道状态信息。本发明对信道估计具有速度快和精度高的优点，而且对于时分系统和频分系统都能适用。