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2022-05-10
英文标题:
《Power-law cross-correlations estimation under heavy tails》
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作者:
Ladislav Kristoufek
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最新提交年份:
2016
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英文摘要:
  We examine the performance of six estimators of the power-law cross-correlations -- the detrended cross-correlation analysis, the detrending moving-average cross-correlation analysis, the height cross-correlation analysis, the averaged periodogram estimator, the cross-periodogram estimator and the local cross-Whittle estimator -- under heavy-tailed distributions. The selection of estimators allows to separate these into the time and frequency domain estimators. By varying the characteristic exponent of the $\\alpha$-stable distributions which controls the tails behavior, we report several interesting findings. First, the frequency domain estimators are practically unaffected by heavy tails bias-wise. Second, the time domain estimators are upward biased for heavy tails but they have lower estimator variance than the other group for short series. Third, specific estimators are more appropriate depending on distributional properties and length of the analyzed series. In addition, we provide a discussion of implications of these results for empirical applications as well as theoretical explanations.
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中文摘要:
我们研究了幂律互相关的六个估计量——去趋势互相关分析、去趋势移动平均互相关分析、高度互相关分析、平均周期图估计量、互周期图估计量和局部互惠特尔估计量——在重尾分布下的性能。估计器的选择允许将其分为时域估计器和频域估计器。通过改变控制尾部行为的$\\alpha$稳定分布的特征指数,我们报告了几个有趣的发现。首先,频域估计器实际上不受重尾偏差的影响。第二,对于重尾,时域估计是向上偏置的,但对于短序列,它们的估计方差比另一组低。第三,根据分析序列的分布性质和长度,具体的估计更合适。此外,我们还讨论了这些结果对实证应用和理论解释的影响。
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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:Physics        物理学
二级分类:Data Analysis, Statistics and Probability        数据分析、统计与概率
分类描述:Methods, software and hardware for physics data analysis: data processing and storage; measurement methodology; statistical and mathematical aspects such as parametrization and uncertainties.
物理数据分析的方法、软硬件:数据处理与存储;测量方法;统计和数学方面,如参数化和不确定性。
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2022-5-10 19:39:29
信息理论与自动化研究所,捷克科学院,Pod Vodarenskou Vezi4,182 08,布拉格8,捷克共和国经济研究所,查尔斯大学社会科学学院,奥普莱塔洛娃26,110 00,布拉格1,捷克共和国战略我们研究了幂律互相关的六个估计量在重尾分布下的性能,这六个估计量分别是四向互相关分析、去趋势移动平均互相关分析、高度互相关分析、平均周期图估计量、互周期图估计量和局部互惠特尔估计量。估计器的选择允许将其分为时域估计器和频域估计器。通过改变控制尾部行为的α稳定分布的特征指数,我们报告了几个有趣的发现。首先,频域估计器实际上不受重尾偏差的影响。第二,对于重尾,时域估计是向上偏置的,但对于短序列,时域估计的方差比另一组低。第三,根据分析序列的分布性质和长度,特定估计更合适。此外,我们还讨论了这些结果对实证应用和理论解释的影响。关键词:幂律互相关,重尾,蒙特卡罗研究邮件地址:kristouf@utia.cas.cz(Ladislav Kristoufek)预印本提交给《非线性科学与数值模拟通讯》20161年4月21日。
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2022-5-10 19:39:33
引言幂律互相关为双变量时间序列分析带来了新的视角,其应用范围涉及水文学[1]、(水文)气象学[2,3]、地震学和地球物理学[4,5]、经济学和金融[6-12]、生物特征学[13]、生物学[14]、DNA序列[15]、神经科学[16]、电学[17]、交通[18-21]等多个学科。分析一对时间序列之间的互相关,可以对其动力学产生新的见解,尤其是,与指数(消失)互相关相比,这些时间序列的幂律行为可能具有非常特殊的特征[22–27]。幂律互相关的存在是各个科学领域的一个非常热门的话题,但不幸的是,讨论其产生和起源的实证论文远远多于理论论文。Podobnik等人[28]认为幂律互相关过程可以作为相关的长程相关过程的混合物出现。Sela&Hurvich[25]和Kristoufek[26,27]添加了一种可能性,即具有互相关误差项的长程相关过程可能是长程互相关的来源,并讨论了此类过程的各种性质。对幂律互相关过程的研究也在分析特定市场的互相关[29–32]以及特定规模的新回归框架[33]方面带来了重要的创新。形式上,可以在时域和频域中定义被标记为幂律(长期、长期)互相关的过程。在时域中,长程互相关过程{xt}和{yt}的特征是具有时滞k的幂律(双曲线)衰减互相关函数ρxy(k),因此ρxy(k)∝ k2Hxy-2工作→ +∞ [34]. 在频域中,这些过程具有发散的起始交叉功率谱。
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2022-5-10 19:39:36
具体而言,频率为λ的交叉功率谱fxy(λ)标度为| fxy(λ)|∝ λ1-λ的2hxy→ 0+ [25]. 二元Hurst指数hxy是长程互相关的度量,特别是它们的衰减。当Hxy=0.5时,这些过程不被认为是长程交叉相关的,而当Hxy>0.5时,这些过程被称为倾向于一起移动的交叉持续过程。Hxy<0.5的时间序列形成了一种非常特殊的过程类型,理论上只进行了很少的研究。与单变量序列一样,相关标度和潜在的分布尾部行为紧密相连[35,36]。在研究所谓赫斯特效应的出现时,对两者之间关系的研究可以追溯到曼德布罗特和沃利斯[37]——因此也可以追溯到水文学[38]。尽管对长程相关过程和重尾过程都会产生影响,但它是相关函数,特别是它的形状,这是至关重要的。关于赫斯特效应真实来源和虚假来源的困惑也蔓延到自相似和相变[39]。这种虚假的影响可以很容易地转化为双变量,或一般的多变量,形成本文的动机基石。分布中存在重尾,或者换句话说,极端事件的高发生率,在各个学科中都有很好的记录[40–50]。然而,当前的文献流并没有考虑这种重尾(厚尾)分布对二元Hurst指数估计的可能影响。
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2022-5-10 19:39:40
在这里,我们通过关注三种频域估计器——平均周期图估计器[25]、交叉周期图估计器和局部交叉减损估计器[51]——以及三种时域估计器——去趋势互相关分析[52],detrendingmoving average互相关分析[7,53]和高度互相关分析[54]——我们在这种分布下检查了它们的性能。具体而言,我们研究了α稳定分布的特征指数变化对不同时间序列长度的估计量的偏差、方差和均方误差的影响。2.方法在本节中,我们简要介绍了二元赫斯特指数的六个估计量。根据它们的操作领域——时间和频率,它们被分为两组。然后详细描述模拟设置。2.1. 时域估计去趋势互相关分析(DCCA,或DXA)[52]是二元Hurst指数估计中最流行的时域方法,构造为去趋势函数分析(DFA)的二元推广[55,56]。这种方法导致了各种概括和扩展[57-59]。考虑两个t=1的长程互相关序列{xt}和{yt},DCCA程序基于对与标度s相关的去趋势协方差标度的检查,以及它们各自的{Xt}和{Yt}。具体而言,时间序列被划分为长度为s的重叠方框,并在每个方框yieldingdXk、janddYk、Jforj中估计线性时间趋势≤ K≤ j+s- 1.对于长度s的每个盒子j,获得去趋势协方差fDCCA(s,j),并进一步对长度s的所有盒子进行平均,以获得fDCCA(s)作为标度s的估计协方差。对于幂律互相关过程,我们有fDCCA(s)∝ s2Hxy。
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2022-5-10 19:39:44
有各种各样的方法来处理比例尺的重叠和非重叠框,因为这种方法可能会在计算上要求很高[35,36,60–62]。由于这一事实,我们在模拟中使用了最小刻度为10、最大刻度为T/5、s之间的步长等于10的非重叠方框。高度互相关分析(HXA)[54]是高度-高度相关分析(HHCA)[63,64]和广义赫斯特指数法(GHE)[65-67]的二元推广。该方法基于高度-高度协方差函数Kxy,2(τ)=νT的标度*PT*/νt=1|τXtYt|≡ h|τXtYt|i,时间分辨率为ν且t=ν,2ν,…,的去趋势图{Xt}和{Yt}。。。,νbTνc,其中bc是一个较低的整数符号。我们表示*= νbTνc随ν而变化,我们将τ-滞后差写成τXt≡ Xt+τ- XtandτXtYt≡ τXtτyt用于更好的易读性。协方差函数的尺度为Kxy,2(τ)∝幂律互相关过程的τhxy。Di Matteo等人[65–67]建议使用折刀法获得更精确的赫斯特指数估计值。在我们的模拟中,我们设置τmin=1,并改变τmax=5,20以获得这些的估计Hxyas平均值。去趋势移动平均互相关分析(DMCA)[7,53]是去趋势移动平均(DMA)[68,69]的推广。该方法在某种程度上类似于DCCA,因为它假设去趋势协方差的幂律标度。然而,在这个过程中不涉及盒子分裂,这使得DMCA的计算量大大减少。具体而言,{Xt}和{Yt}用长度κ的移动平均值和残差FDM CA(κ)的协方差作为FDM CA(κ)进行去趋势化∝ 幂律交叉相关过程的κ2HXY。在我们的设置中,我们使用非加权中心移动平均值,κmin=11,κmax=1+T/5,步长为2,即与CCA设置平行。2.2.
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