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2022-05-06
英文标题:
《A Noisy Principal Component Analysis for Forward Rate Curves》
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作者:
Marcio Laurini and Alberto Ohashi
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最新提交年份:
2014
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英文摘要:
  Principal Component Analysis (PCA) is the most common nonparametric method for estimating the volatility structure of Gaussian interest rate models. One major difficulty in the estimation of these models is the fact that forward rate curves are not directly observable from the market so that non-trivial observational errors arise in any statistical analysis. In this work, we point out that the classical PCA analysis is not suitable for estimating factors of forward rate curves due to the presence of measurement errors induced by market microstructure effects and numerical interpolation. Our analysis indicates that the PCA based on the long-run covariance matrix is capable to extract the true covariance structure of the forward rate curves in the presence of observational errors. Moreover, it provides a significant reduction in the pricing errors due to noisy data typically founded in forward rate curves.
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中文摘要:
主成分分析(PCA)是估计高斯利率模型波动结构最常用的非参数方法。估计这些模型的一个主要困难是,远期利率曲线无法从市场上直接观察到,因此在任何统计分析中都会出现非平凡的观察误差。在这项工作中,我们指出,由于存在由市场微观结构效应和数值插值引起的测量误差,经典的PCA分析不适合估计远期利率曲线的因素。我们的分析表明,基于长期协方差矩阵的主成分分析能够在存在观测误差的情况下提取前向速率曲线的真实协方差结构。此外,由于通常在远期利率曲线中发现的噪声数据,它显著降低了定价误差。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Statistical Finance        统计金融
分类描述:Statistical, econometric and econophysics analyses with applications to financial markets and economic data
统计、计量经济学和经济物理学分析及其在金融市场和经济数据中的应用
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Computational Finance        计算金融学
分类描述:Computational methods, including Monte Carlo, PDE, lattice and other numerical methods with applications to financial modeling
计算方法,包括蒙特卡罗,偏微分方程,格子和其他数值方法,并应用于金融建模
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2022-5-6 18:54:32
远期利率曲线的噪声主成分分析,*, Albe rto OhashibaFEA RP USP-14040-905,Ribeiro Preto,SP,巴西联邦大学巴西数学系,13560-970,Jo@ao Pessoa,PB,Brasilabs摘要主成分分析(PCA)是估计高斯利率模型波动结构的最常见非参数方法。估计这些模型的一个主要困难是,远期利率曲线不能直接从市场上观测到,因此在任何统计分析中都会出现非平凡的观测误差。在这项工作中,我们指出,由于存在由市场微观结构效应和数字插值引起的测量误差,经典的PCA分析不适合估计远期利率曲线的因素。我们的分析表明,在观测误差存在的情况下,基于长期协方差矩阵的主成分分析能够提取前向速率曲线的真实协方差结构。此外,它还显著降低了由于远期利率曲线中通常存在的噪声数据而导致的定价错误。关键词:金融、定价、主成分分析、利率期限结构、HJMmodels。1.导言利率期限结构是一个高维的对象,在金融文献中有很多研究。这是为固定的国际债券和其他金融资产定价的自然起点。特别是,能够解释其变动的因素的识别在复杂利率衍生产品建模中起着关键作用。自Steele y(1990年)、Stambaugh(1988年)和Litterman and Scheinkman(1991年)的开创性著作以来,众所周知,大多数协方差收益率曲线结构都可以用几个不可观察的因素来概括。
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2022-5-6 18:54:35
这种程式化事实基本上基于基于样本协方差矩阵的主成分分析(以下简称PCA)。在这种情况下,一小部分特征向量总结了屈服曲线的整个二阶矩结构。我们要感谢Josef Teichman对本文主题的启发。第二作者得到了CNPq拨款308742的支持。*电话:+55-16-33290867URL:mplaurini@gmail.com(马西奥·波莱蒂·劳里尼),ohashi@mat.ufpb.br(Alberto Ohashi)提交给Arxiv的预印本2018年10月18日利率市场可以由两个基本的高维对象求和:收益率x 7→ yt(x)和远期利率曲线x7→ rt(x);T≥ 0,通过以下线性关系t(x)=xZxrt(z)dz连接;0≤ t<∞, 十、≥ 0.(1.1)更多详情请参见例如菲利波维奇(2009)。特别是,收益率和远期利率曲线的潜在协方差结构在利率期限结构的统计分析中起着重要作用。参见Rebonato(2002)、Schmidt(201 1)和其他参考文献。例如,通过Heath等人(1992)提出的经典方法,远期利率曲线在利率衍生品的定价和对冲中起着核心作用。它们的贡献可以用随机部分微分方程drt(x)表示的前向速度曲线动力学来概括=rt(x)x+αHJM(t,rt(x))dt+dXj=1σj(t,rt(x))dBjt;r(x)=ξ(x),0≤ t<∞, 十、≥ 0(1.2)式中,αHJMis,所谓的(HJM)漂移条件,完全由挥发性结构σ=(σ,…,σd),(B,…,Bd)决定,是d维布朗运动,x 7→ ξ(x)是agiven初始远期利率曲线。然后,初始远期利率曲线ξ和波动率结构σ完全决定了模型(1.2)的无套利动态。
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2022-5-6 18:54:38
有关更多详细信息,请参见例如Filipovic(2009)。固定收入市场中有大量即期利率数据(以及henc e收益率曲线数据)。然而,由于缺乏明确的远期利率市场,必须根据基于其他金融工具的利率来估计隐含的远期利率。这已经表明,在实施基于经典Heath JarrowMorton方法的衍生品定价模型时存在很大困难。估计前向速率曲线协方差结构最常见的非参数过程是PCA方法。基本上,三种常用的策略在远期利率曲线的PCA估计中非常流行:(A)假设存在一个有限维参数化光滑曲线族G={G(z;x);z∈ Z RN,x≥ 0}和一个Z值状态进程Y,使得Yt(x)=G(Yt;x)代表x≥ 0, 0 ≤ t<∞. (1.3)通过插入基于G的可用产量数据,然后通过任何数值格式提取相关的前向速率曲线,以恢复rt(x)=yt(x)- 十、yt(x)x、 PCAI随后应用于该预估远期利率曲线,如Jarrow(2002)和Lord and Pelsser(2007)所述。(B) 代替(1.3),应使用非参数多项式样条法插值屈服数据,并执行(a)的相同步骤。如需更多详细信息,请参见Vasic ek和Fong(1982年)、Barzanti和Corradi(1998年)和Chiu等人(2008年)。或者,可以使用代理与给定的插值平滑曲线族共同构造远期利率曲线。有关更多详细信息,请参见Bhar et a l.(2002))、Alexander and Lvov(2003)和Gauthier and Simonato(2012)。对于给定的初始远期利率曲线,编码(1.2)整个动态的基本对象是波动率。
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2022-5-6 18:54:42
特别是,由于衍生产品价格和套期保值的封闭式表达式,通常(参见Rutkowski(1996)、Jarrow(2002)和Falini(2010))假设波动率结构是确定性的。在这种情况下,远期利率的随机动力学由高斯HJM模型给出:drt(x)=rt(x)x+αHJM(x)dt+dXj=1σj(x)dBjt;r(x)=ξ(x),0≤ t<∞, 十、≥ 0.(1.4)估计潜在波动率结构的最常见替代方法是基于给定样本(rt(x),…)的静态协方差矩阵,使用PCMethodology(参见Jarrow(20 02)Filipovic(2009)、Schmidt(2011)和其中的其他参考文献),rt(xn))。主成分分析法为波动率结构σi=iqλi提供了以下估计量;i=1,^m,(1.5),其中^m是远期利率曲线主成分的估计数,相关静态c矩阵的估计特征值和特征因子分别由^λi和^i给出。关于在远期利率曲线中使用PCA的一个基本假设(1.5)和更普遍的假设是:假设(I)远期利率曲线中没有观测误差。在这个阶段,一个自然的问题是假设(I)在利率期限结构中的有效性。事实上,我们将比较收益率曲线和远期利率曲线之间主成分的现有文献,以查看违反假设(I)的一些证据。一方面,关系(1.1)的线性度强烈表明远期利率和收益率曲线的维度必须是相合的(见命题2.1)。另一方面,显然,文献中关于正向速率和y场曲线的光谱结构已经报道了不同的结果。Akahori等人。
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2022-5-6 18:54:45
(2006年)和Liu(2010年)报告了wardrate曲线和收益率曲线之间因子s的估计数量存在显著差异,他们认为这可能是违反r andom walk假设的一种解释。Lekkos(2000)也报道了同样的行为,他认为将远期利率平均化到到期日将导致对收益率数据的强烈依赖。他认为,主成分分析法可以人为地估计收益率曲线的少量主要成分。Alexander和Lvov(2003)研究了英国伦敦银行同业拆借利率的统计特性。他们表明,策略(A)在电场和隐含的远期利率曲线之间诱导了等效的加载因子结构。Lord和Pelsser(2007年)报告,通过使用欧元市场的估计斯文森曲线,远期和收益率曲线的PCA存在明显差异。基本上,现有文献将讨论限制为两条线:(i)需要更多的因素来考虑远期利率曲线中的相关性。平均效应是对收益率曲线产生艺术依赖的原因。(ii)纠正这种模式的一种方法是通过参数或非参数形式对收益率数据进行平滑处理,然后计算隐含的远期利率。人们应该注意到,(i)和(ii)后面的一个重要结论是(i)。更重要的是,目前的文献仅建议基于(A-B)的特别方法。在本文中,我们采取了一种截然不同的策略。通过本文,我们假设观测曲线时间序列,我们用X(·)表示,Xn(·),它们会受到xt(u)=rt(u)+εt(u)的误差影响;U≥ 0,t=0,1。(1.6)(1.6)中噪声项ε的可能存在反映了从产量数据中提取远期利率时的经典插值过程(AB)。
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