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获得许可 未经许可 需要身份验证 发布人:德古意特出版社 2017年4月6日

基于小波的波动长记忆估计

  • 露西·克拉科娃 乔泽夫·巴伦尼克 电子邮件徽标

摘要

本文研究了分数积分指数广义自回归条件异方差(FIEGARCH)模型的基于小波的Whittle估计,该模型通常用于建模金融资产波动的长期记忆。新提出的估计器使用小波变换来近似谱密度,这使得它对数据中的某些类型的不规则性更具鲁棒性。基于广泛的蒙特卡罗研究,评估了所提出估计量的行为及其相对于传统估计量的相对性能。此外,我们研究了存在跳跃时估计量的性质,这引起了有趣的讨论。我们发现,基于小波的估计器可能成为传统估计方法的一种有吸引力的稳健和快速的替代方法。特别是,我们的估计量的局部版本在小样本中变得很有吸引力。

致谢

我们谨向Ana Perez表示感谢,她为我们提供了FIEGARCH过程的MLE和FWE估算代码,我们感谢捷克科学基金会在项目编号13-32263S下提供的资金支持。根据第FP7-SSH-612955号赠款协议(FinMaP),导致这些结果的研究得到了欧盟第七框架计划(FP7/2007-2013)的资助。

附录:表格和图表

表1:

能量分解。

系数d日ωαβθγ
(a) 系数集
A类0.2500.50.5−0.30.5
B类0.4500.50.5−0.30.5
C类−0.2500.50.5−0.30.5
D类0.2500.90.9−0.30.5
E类0.4500.90.9−0.30.5
F类−0.2500.90.9−0.30.5
G公司0.2500.90.9−0.90.9
H(H)0.4500.90.9−0.90.9
A类B类C类D类E类F类G公司H(H)
(b) 表1中系数集的频率与水平的积分
第1级1.11171.12201.08971.15051.16221.12071.12611.1399
第2级0.54730.52190.62740.47760.46910.53060.61870.6058
第3级0.39560.36930.43300.32460.30560.39591.13541.3453
第4级0.30290.33410.24250.55590.77120.35282.95584.8197
第5级0.20350.28280.11751.09052.17580.30036.083913.2127
第6级0.12790.22970.05501.46853.93420.19658.213623.4144
第7级0.07930.18830.02591.35234.79750.09617.602628.4723
第8级0.04950.15840.01231.02744.83020.04085.826828.7771
第9级0.03130.13680.00590.73274.57200.01694.196727.3822
级别100.02010.12060.00290.51414.26100.00712.972825.6404
级别110.01300.10800.00140.35973.96000.00302.097723.9192
第12级0.00860.09790.00070.25183.68110.00131.479322.2986
(c) 表1中系数集的DWT小波系数的样本方差
第1级4.44684.48804.35884.60204.64884.48284.50444.5596
第2级4.37844.17525.01923.82083.75284.24484.94964.8464
第3级6.32965.90886.92805.19364.88966.334418.166421.5248
第4级9.692810.69127.760017.788824.678411.289694.5856154.2304
第5级13.024018.09927.520069.7920139.251219.2192389.3696845.6128
第6级16.371229.40167.0400187.9680503.577625.15201051.34082997.0432
第7级20.300848.20486.6304346.18881228.160024.60161946.26567288.9088
第8级25.344081.10086.2976526.02882473.062420.88962983.321614733.8752
第9级32.0512140.08326.0416750.28484681.728017.30564297.420828039.3728
级别1041.1648246.98885.93921052.87688726.528014.54086088.294452511.5392
级别1153.2480442.36805.73441473.331216220.160012.28808592.179297973.0432
第12级70.4512801.99685.73442062.745630155.571210.649612118.4256182670.1312
表2:

蒙特卡洛无跳跃:d日=0.25/0.45; MLE、FWE、MODWT(D4)、2:使用Donoho和Johnstone阈值进行校正。

标准真的方法没有跳跃;N=2048没有跳跃;N=16384标准没有跳跃;N=2048
平均值偏见RMSE公司平均值偏见RMSE公司平均值偏见RMSE公司
d日^0.250WWE模块0.165−0.0850.2250.2530.0030.0420.4500.362−0.0880.170
WWE模块20.168−0.0820.227
FWE公司0.212−0.0380.1470.2510.0010.0360.415−0.0350.087
FWE 2号机组0.213−0.0370.146
MLE公司0.220−0.0300.0850.433−0.0170.043
MLE 2级0.228−0.0220.086
ω^−7.000MLE公司−7.076−0.0760.174−7.458−0.4580.739
MLE 2级−7.083−0.0830.182
其他−2002年7月−0.0020.197−7.003−0.0030.074−6.9990.0010.696
其他2−7.015−0.0150.198
α^20.500WWE模块0.434−0.0660.3490.328−0.1720.2290.324−0.1760.395
WWE模块20.426−0.0740.358
FWE公司0.5270.0270.3430.5120.0120.1680.475−0.0250.348
FWE 2号机组0.5210.0210.333
最大似然比0.5030.0030.1210.487−0.0130.128
MLE 2级0.464−0.0360.136
β^10.500WWE模块0.5590.0590.2490.5230.0230.0780.6100.1100.178
WWE模块20.5610.0610.253
FWE公司0.5200.0200.1990.499−0.0010.0650.5540.0540.135
转发20.5170.0170.214
MLE公司0.5290.0290.1010.5270.0270.063
MLE 2级0.5370.0370.109
θ^−0.300WWE模块−0.2830.0170.180−0.337−0.0370.078−0.314−0.0140.146
WWE模块2−0.2610.0390.182
FWE公司−0.2440.0560.182−0.2790.0210.077−0.2420.0580.158
FWE 2号机组−0.2220.0780.189
MLE公司−0.301−0.0010.026−0.301−0.0010.024
MLE 2级−0.2820.0180.031
γ^0.500WWE模块0.481−0.0190.1960.489−0.0110.0850.5040.0040.218
WWE模块20.472−0.0280.193
FWE公司0.5090.0090.1750.5040.0040.0830.5260.0260.202
FWE 2号机组0.497−0.0030.174
MLE公司0.499−0.0010.0450.5070.0070.044
MLE 2级0.491−0.0090.048
表3:

蒙特卡洛跳跃:d日=0.25/0.45; 泊松λ=0.028;N(0;0.2);FWE,MODWT(D4),2:使用Donoho和Johnstone阈值进行校正。

标准真的方法跳跃[0.028,N(0,0.2)];N=2048跳跃[0.028,N(0,0.2)];N=16384标准跳跃[0.028,N(0,0.2)]N=2048
平均值偏见RMSE公司平均值偏见RMSE公司平均值偏差RMSE公司
d日^0.250WWE模块0.145−0.1050.2140.450
WWE模块20.154−0.0960.2250.235−0.0150.0420.347−0.1030.179
FWE公司0.195−0.0550.142
FWE 2号机组0.206−0.0440.1430.231−0.0190.0380.403−0.0470.091
MLE公司0.018−0.2320.353
MLE 2级0.099−0.1510.2510.187−0.2630.314
ω^−7万MLE公司−5.6621.3381.450
MLE 2级−6.2820.7180.801−5.5291.4711.662
其他−6.8870.1130.221
其他2−6.9420.0580.203−6.9410.0590.096−6.9460.0540.677
α^20.500WWE模块0.475−0.0250.437
WWE模块20.492−0.0080.4020.5570.0570.2430.390−0.1100.447
FWE公司0.5610.0610.454
FWE 2号机组0.5820.0820.4000.7310.2310.2970.5350.0350.428
MLE公司0.6670.1670.385
MLE 2级0.6520.1520.2870.6050.1050.308
β^10.500WWE模块0.5920.0920.290
WWE模块20.5780.0780.2640.5350.0350.0870.6360.1360.203
FWE公司0.5460.0460.266
FWE 2号机组0.5290.0290.2310.5190.0190.0680.5790.0790.164
MLE公司0.406−0.0940.452
MLE 2级0.5030.0030.2500.6190.1190.240
θ^−0.300WWE模块−0.491−0.1910.272
WWE模块2−0.385−0.0850.189−0.398−0.0980.108−0.384−0.0840.174
FWE公司−0.455−0.1550.246
FWE 2号机组−0.348−0.0480.175−0.356−0.0560.065−0.324−0.0240.153
MLE公司−0.2140.0860.130
MLE 2级−0.2110.0890.104−0.1760.1240.137
γ^0.500WWE模块0.203−0.2970.365
WWE模块20.322−0.1780.2710.287−0.2130.2310.276−0.2240.322
FWE公司0.257−0.2430.315
FWE 2号机组0.365−0.1350.2310.313−0.1870.2020.317−0.1830.291
MLE公司0.287−0.2130.256
MLE 2级0.340−0.1600.1800.347−0.1530.179
表4:

预测:N=2048;禁止跳跃;MLE、FWE、MODWT(D4)、DWT(D4。

方法主要统计数据MAD分位数
平均误差摩洛哥迪拉姆RMSE公司0.500.900.950.99
WWE模块6.1308e−05号0.000390320.0052969
WWE模块22.2383e至050.000407780.0034541
WWE载重吨8.3135e−05号0.000449320.011577
WWE DWT 22.363e−05号0.000439810.0050438
FWE公司5.9078e−050.000370640.00087854
FWE 2号机组1.4242e−050.000386040.0011961
MLE公司6.0381e−06年9.3694e−050.00019804
MLE 2级−3.3242e−050.000117340.00028776
输出WWE模块105.3851105.38563277.12070.000153610.00105250.00194310.0060853
WWE模块2−7.6112e−050.000582760.00204360.000164820.00105120.00205310.0072711
载重吨位0.000138170.000669280.00315790.000172190.00121560.00205410.0065611
WWE DWT 20.000870820.00156630.0275580.000171810.00124970.00222710.0072191
FWE公司2.9498e−050.000507630.00157450.000145660.00108390.00189260.005531
FWE 2号机组0.000384990.00103950.0141910.000154250.00113510.0019890.0081017
MLE公司−1.5041e−060.000122110.000351474.0442e−050.000244830.000435870.001595
MLE 2级−0.000104550.000241250.00156054.3599e−050.000305530.000633780.0038043
误差分位数A误差分位数B
0.010.050.100.900.950.99
输出WWE模块−0.0033827−0.0010722−0.00048650.000633850.00103450.0048495
WWE模块2−0.0045312−0.0013419−0.000626980.000535310.000896840.0051791
WWE载重吨−0.0040691−0.001223−0.000595880.000655010.00121180.004838
WWE DWT 2−0.003994−0.0013952−0.000711660.000596790.00106160.0050457
FWE公司−0.0035752−0.0010712−0.000531690.000618220.0010860.004636
FWE 2号机组−0.0042148−0.00129−0.000631940.00056570.00105770.0048622
MLE公司−0.00079412−0.00024382−0.000133120.000102970.000264810.0013195
MLE 2级−0.0019587−0.00046351−0.000217347.5622e−05号0.000182160.00077541

未修正:N个待预测真实值的平均值:0.0016845;总有效值=967,即96.7%的M故障-MLE=0%,故障-FWE=0.8%,故障-MODWT=2.1%,故障-DWT=1.5%,修正后:N个下一个预测真值的平均值:0.0016852;总有效值=959,即95.9%的M故障-MLE=0%,故障-FWE=1.3%,故障-MODWT=1.7%,故障-DWT=2.7%。

表5:

预测:N=16384,无跳跃;MLE、FWE、MODWT(D4)、DWT(D4。

方法主要统计数据MAD分位数
平均误差摩洛哥迪拉姆RMSE公司0.500.900.950.99
WWE模块7.522e−060.000158890.00032423
WWE载重吨8.5378e−060.000177360.00038026
FWE公司2006年6月6日0.000143670.00032474
MLE公司
输出WWE模块9.3951e−06年0.000183940.000546187.1556e−050.000404380.00073690.0015565
WWE载重吨2.1579e−050.00021070.000847057.1483e−05号0.000418760.000743760.0018066
FWE公司−3.3569e−060.000177940.000678055.6684e−050.000351320.00059220.001811
MLE公司
误差分位数A误差分位数B
0.010.050.100.900.950.99
输出WWE模块−0.0011566−0.00040454−0.000215690.000210030.00040250.0013515
WWE载重吨−0.0011033−0.00038209−0.000182470.000235870.000490250.0016387
FWE公司−0.00087002−0.00034408−0.000185710.000185930.000357410.0010787
MLE公司

未修正:N个待预测真实值的平均值:0.0015516;总有效值=1000,即100%的M故障-MLE=0%,故障-FWE=0%,失败-MODWT=0%,错误-DWT=0%。

表6:

预测:N=2048;d日=0.45; 没有跳跃;MLE、FWE、MODWT(D4)、DWT(D4),2:使用Donoho和Johnstone阈值进行校正。

方法主要统计数据MAD分位数
平均误差摩洛哥迪拉姆RMSE公司0.500.900.950.99
WWE模块0.000262810.00108410.02023
WWE载重吨0.000226390.00112060.013151
转发0.000271270.00104580.005243
MLE公司5.7279e−050.000269950.0012167
输出WWE模块Inf公司Inf公司Inf公司0.000166530.00245970.0053080.040031
WWE载重吨924.8354924.837528648.73730.000177880.00244280.00496790.040403
FWE公司−0.000106840.00158070.00781180.000160220.00254710.00573880.031548
MLE公司0.00022890.00048430.00399724.2589e−050.000523070.00101870.0078509
误差分位数A错误分位数B
0.010.050.100.900.950.99
输出WWE模块−0.013427−0.0024269−0.000872960.00105210.00260190.013128
WWE载重吨−0.013075−0.0025811−0.00100180.000895450.00230950.0165
FWE公司−0.012356−0.002209−0.000810630.00100420.0027770.014773
MLE公司−0.0016025−0.00044789−0.00025680.000171790.000567130.0051968

未修正:N个待预测真实值的平均值:0.0064152;总有效值=962,即96.2%的M故障-MLE=0%,故障-FWE=1%,故障-MODWT=1.9%,故障-DWT=2.1%。

表7:

预测:N=2048;跳跃λ=0.028,N(0,0.2);MLE、FWE、MODWT(D4)、DWT(D4。

方法主要统计数据MAD分位数
平均误差摩洛哥迪拉姆RMSE公司0.500.900.950.99
WWE模块0.00242920.00270270.031109
WWE模块20.000498470.000882380.010266
WWE载重吨0.00228730.00258330.029094
WWE DWT 20.000517880.000920810.013946
FWE公司0.00242410.00263980.030474
FWE 2号机组0.000468960.000807860.01562
MLE公司0.000999620.00131360.0022127
MLE 2级0.000217080.00057670.0011708
输出WWE模块Inf公司Inf公司Inf公司0.000279110.00195840.00439370.074726
WWE模块212837.464412837.4647361761.89760.000207550.00129840.00219540.064956
WWE载重吨0.0107760.0109670.142330.000323280.00201080.00489510.086811
WWE DWT 2Inf公司Inf公司Inf公司0.000195160.00135940.0026090.08235
FWE公司0.00988990.0100260.157370.000254160.00195250.00472860.073048
FWE 2号机组1.40461.404836.71060.000176220.00120630.00241690.057823
MLE公司0.00147880.00175730.00667770.000999060.0019510.00273020.019721
MLE 2级0.00221140.00253860.0534630.000346360.000941870.00163930.0082677
误差分位数A误差分位数B
0.010.050.100.900.950.99
输出WWE模块−0.0014262−0.00061569−0.000235170.00181190.00439370.074726
WWE模块2−0.002004−0.0007648−0.000336090.00103970.00189780.064956
载重吨位−0.0014902−0.00065937−0.000283710.00189040.00489510.086811
WWE DWT 2−0.002635−0.00076962−0.000314660.000999730.00204340.08235
FWE公司−0.00097176−0.00039409−0.000210560.00192690.00472860.073048
FWE 2号机组−0.0019851−0.00057545−0.000258780.000874350.00202680.057823
MLE公司−0.0033888−0.00042850.000160640.00183230.00235360.019688
MLE 2级−0.0030739−0.00075814−0.000298360.000662140.000995070.0059062

修正:N个待预测真实值的平均值:0.001324;总有效值=801,即80.1%的M未通过MLE=0%,未通过FWE=7%,未通过MODWT=113.4%,未通过DWT=12.5%未校正:待预测的N个下一个真实值的平均值:0.001324;总有效值=45.1,即M故障的百分比-MLE=0%,故障-FWE=35.2%,故障-MODWT=43.4%,故障-DWT=41.6%。

表8:

预测:N=16384,跳跃λ=0.028,N(0,0.2);MLE、FWE、MODWT(D4)、DWT(D4。

方法主要统计数据MAD分位数
平均误差摩洛哥迪拉姆RMSE公司0.500.900.950.99
WWE模块0.000796210.00105360.019562
WWE载重吨0.000746770.00101650.018346
转发0.000527050.000747590.0094745
MLE公司
输出WWE模块Inf公司Inf公司Inf公司0.00023940.00150.00376960.088609
WWE载重吨Inf公司Inf公司Inf公司0.000221720.00164820.00399520.043464
转发0.0100340.0102490.239190.000179510.00146850.00376040.04528
MLE公司
误差分位数A误差分位数B
0.010.050.100.900.950.99
输出WWE模块−0.0025009−0.0006746−0.000285130.00117760.00330890.088609
WWE载重吨−0.0025573−0.00057909−0.000288140.00122990.00335470.043464
FWE公司−0.0018013−0.00048645−0.000225850.00114650.00306390.04528
MLE公司

修正:N个待预测真实值的平均值:0.0016747;总有效值=948,即94.8%的M故障-MLE=−%,故障-FWE=0.4%,故障-MODWT=3.1%,故障-DWT=2.5%。

图1:光谱密度估计(d=0.25/4.45/-0.25),T=2048(211),水平=10,缩放。(A) d=0.25。(B) d=0.45。(C) d=-0.25。
图1:

谱密度估计(d日=0.25/0.45/-0.25),T=2048(211),level=10,缩放。(A)d日=0.25. (B)d日=0.45. (C)d日=−0.25.

图2:能量分解:(A)FIEGARCH谱密度在频率间隔上的积分,以及(B)各个分解层级的小波系数的真实方差,假设不同层级的长记忆(d=0.25,d=0.45,d=0.25)和表1中的系数集。
图2:

能量分解:(A)FIEGARCH谱密度在频率间隔上的积分,以及(B)各个分解层级的小波系数的真方差,假设不同层级的长记忆(d日=0.25,d日=0.45,d日=−0.25)和表1中设定的系数。

图3:小样本中的谱密度估计:小波(5级)与傅里叶。(A) T=512(29),等级=5(D4)。(B) T=2048(211),等级=5(D4)。
图3:

小样本中的谱密度估计:小波(5级)与傅里叶。(A) T=512(29),级别=5(D4)。(B) T=2048(211),级别=5(D4)。

图4:3D绘图指南。
图4:

三维打印指南。

图5:3D图:部分分解:d^:$\hat d:$Bias和RMSE。(A) d^$\hat d$的偏差(LA8,d=0.25)。(B) d^$\hat d$(LA8,d=0.45)的偏差。(C) d^$\hat d$的RMSE(LA8,d=0.25)。(D) D^$\hat D$的RMSE(LA8,D=0.45)。
图5:

3D绘图:部分分解:d日^:偏差和RMSE。(A) 的偏差d日^(LA8,d日=0.25). (B) 的偏差d日^(LA8,d日=0.45. (C) 的RMSEd日^(LA8,d日=0.25. (D) RMSE的d日^(LA8,d日=0.45)。

图6:3D图:部分分解:α^:$\hat\alpha:$Bias和RMSE。(A) α^$\hat\alpha$(LA8,d=0.25)的偏差。(B) α^$\hat\alpha$的偏差(LA8,d=0.45)。(C) α^$\hat\alpha$(LA8,d=0.25)的RMSE。(D) α^$\hat\alpha$的RMSE(LA8,D=0.45)。
图6:

3D绘图:部分分解:α^:偏差和RMSE。(A) 的偏差α^(LA8,d日=0.25. (B) 的偏差α^(LA8,d日=0.45). (C) RMSE的α^(LA8,d日=0.25). (D) RMSE的α^(LA8,d日=0.45).

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在线发布:2017-4-6

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