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2022-06-01
英文标题:
《Turbocharging Monte Carlo pricing for the rough Bergomi model》
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作者:
Ryan McCrickerd, Mikko S. Pakkanen
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  The rough Bergomi model, introduced by Bayer, Friz and Gatheral [Quant. Finance 16(6), 887-904, 2016], is one of the recent rough volatility models that are consistent with the stylised fact of implied volatility surfaces being essentially time-invariant, and are able to capture the term structure of skew observed in equity markets. In the absence of analytical European option pricing methods for the model, we focus on reducing the runtime-adjusted variance of Monte Carlo implied volatilities, thereby contributing to the model\'s calibration by simulation. We employ a novel composition of variance reduction methods, immediately applicable to any conditionally log-normal stochastic volatility model. Assuming one targets implied volatility estimates with a given degree of confidence, thus calibration RMSE, the results we demonstrate equate to significant runtime reductions - roughly 20 times on average, across different correlation regimes.
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中文摘要:
拜耳、弗里兹和Gatheral引入的粗糙Bergomi模型【Quant.Finance 16(6),887-9042016】是最新的粗糙波动率模型之一,该模型与隐含波动率曲面基本上是时不变的风格化事实相一致,并且能够捕捉股市中观察到的偏差的期限结构。在缺乏模型的分析性欧式期权定价方法的情况下,我们专注于减少蒙特卡罗隐含波动率的运行时调整方差,从而有助于通过模拟对模型进行校准。我们采用了一种新的组合方差缩减方法,可立即应用于任何条件对数正态随机波动率模型。假设其中一个目标是具有给定置信度的隐含波动率估计,从而校准RMSE,我们证明的结果相当于显著的运行时减少-在不同的相关制度中,平均约为20倍。
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分类信息:

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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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Pricing of Securities        证券定价
分类描述:Valuation and hedging of financial securities, their derivatives, and structured products
金融证券及其衍生产品和结构化产品的估值和套期保值
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2022-6-1 05:38:44
粗糙Bergomi模型的涡轮增压蒙特卡罗定价Ryan McCrickerd*Mikko S.Pakkanen+第一版:2017年8月8日本版:2018年3月16日AbstractThe rough Bergomi model,由Bayer、Friz和Gatheral(2016)引入,是最新的粗糙波动率模型之一,它与隐含波动率曲面基本上是时不变的风格化事实相一致,并且能够捕捉股市中观察到的倾斜的期限结构。在缺乏模型的分析性欧式期权定价方法的情况下,我们专注于减少蒙特卡罗隐含波动率的时间调整方差,从而有助于通过模拟对模型进行校准。我们采用了一种新的组合方差缩减方法,可立即应用于任何条件对数正态随机波动率模型。假设一个目标是具有给定置信度的隐含波动率估计,从而校准RMSE,我们证明的结果相当于在不同的相关制度下平均约20倍的显著运行时减少。关键词:粗波动率、隐含波动率、期权定价、蒙特卡罗、方差缩减2010数学主题分类:91G60、91G201背景粗波动率是定量金融中的一种新范式,其动机是Gatherel、Jaisson和Rosenbaum(2014+)对已实现波动率的统计分析以及Al\'os对隐含波动率的理论结果,Le\'on and Vives(2007)和Fukasawa(2011)。粗糙波动率通常以随机过程的存在为特征*英国伦敦SW72AZ南肯辛顿校区伦敦帝国理工学院数学系。电子邮件:ryan。mccrickerd@jcrauk.com+英国伦敦SW72AZ南肯辛顿校区伦敦帝国理工学院数学系。
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2022-6-1 05:38:47
电子邮件:m。pakkanen@imperial.ac.uk通讯作者。粗糙布朗运动驱动波动动力学Hurst指数为H的分数布朗运动∈0,, 由Mandelbrot和Van Ness(1968)推广,就是这种过程的一个方便例子。粗略的Bergomi模型(以下简称rBergomi)是拜耳、弗里兹和Gatherel(2016)开发的随机波动率定价模型,通过优雅的度量变化,该模型与Gatherel、Jaisson andRosenbaum(2014+)的实际波动率模型相一致。这种粗糙的随机波动率定价模型通过更准确地复制隐含的波动率表面动力学,与波动率表面的性质本质上是时不变的这一典型事实相一致,并且只有三个参数,因此优于经典模型!该模型因其与Bergomi方差曲线模型(Bergomi,2005)的关系而得名,并可被视为后者的非马尔可夫泛化。由于缺乏马尔可夫性或有效结构,传统的分析定价方法(如偏微分方程或傅立叶变换)不适用,促使我们寻求通过组合方差减少方法对普通工具进行快速蒙特卡罗定价。虽然我们的重点是rBergomi模型,但我们的方法适用于广泛的随机波动率模型。我们始终致力于过滤概率空间(Ohm, F、 {Ft}t∈R、 Q)在风险中性测度Q下,支持具有独立分量的二维布朗运动(W,W)。指数t将表示从现在起的年数,此后我们将使用符号E[·]=等式[·| F],除非我们另有说明。
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2022-6-1 05:38:50
设St为一个资产价格过程,对于所有t,满足E[St]=1≥ 0,因此根据其支付金额(St)确定到期日为t、对数履约期为k的货币外(OTM)欧洲看跌期权- ek)+:=最大值w(St- ek),0, w:=-(-∞,0](k)+(0,∞)(k) ,(1.1)表示P(k,t)今天观察到的价格。我们定义了一个Black-Scholes函数BS(·)byBS(v;s,k):=w序号(wd+)- ekN(wd-), d±:=(日志s- k)/√v±√v/2,其中N(·)表示高斯累积分布函数。因此,使用σBS(k,t)t=BS的关系来定义观测价格P(k,t)的隐含可用性σBS(k,t)-1(P(k,t);1,k)。我们必须强调这是减少差异的第一步的重要性。仅考虑看涨期权或看跌期权估值器时产生的隐含波动率,当它们分别存在于货币中时,噪音会更大。这可以通过使用put调用奇偶校验max{St来合理化- ek,0}-最大值{ek- St,0}=St- 埃克。我们后来采用的方法消除了货币差异中的这一点,但从一开始就可以通过始终评估OTM选项来避免。相反,设置w:=±1 in(1.1),感知方差减少显著增加。这之后可以使用著名的结果日志~ N日志s-v、 五==> E[(S-ek)+]=BS(v;s,k)。与k:=对数(k/s)相比,对于走向k,使用了有点不寻常的隐含定义k:=对数k,因此当我们稍后随时间改变s时,k保持不变。1.1 rBergomi模型我们采用rBergomi模型(拜耳、弗里兹和Gatheral,2016)进行价格过程测试,并在此处通过t=E定义Z·pVudρWu+p1- ρWut、 Vt=ξ(t)expηWαt-ηt2α+1,(1.2)其中E(·)表示随机指数,η>0和ρ∈ [-1,1]是参数。我们将Vtas称为方差过程,并将ξ(t)=E[Vt]∈ Fas向前变化曲线。在(1.2)中,Wα是一种特定的Volterra过程,也称为Riemann-Liouvilleprocess,由Wαt定义:=√2α+1Zt(t- u) αdWuforα∈-, 0.
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2022-6-1 05:38:53
这是一个中心的局部(α+- )-H¨older连续高斯过程,Var[Wαt]=t2α+1,不是鞅,具有负相关增量,甚至不是半鞅。为了高效、准确地模拟过程Wα,我们利用混合方案(Bennedsen、Lunde和Pakkanen,2017年)的Firstorder变量(κ=1),该变量基于≈fWα英寸:=√2α+1锌-1n在里面- sαdWu+iXk=2bkn公司αWi公司-(k)-1) n个- Wi公司-千牛!,(1.3)其中BK:=kα+1- (k)- 1)α+1α + 1α.使用快速傅立叶变换计算(1.3)中的和,这是一个离散卷积,一个骨架fWα,fWαn,fWαbntcnca可以在O(n log n)浮点操作中生成。我们在图1中演示了Volterra样本路径,这直接导致图2的rBergomi价格样本路径。η=1.9和ρ=-拜耳、弗里兹和Gatheral(2016)证明,0.9与2010年2月4日的SPX市场非常一致,并构成了我们实验的基础,以及ρ=0的情况,一般来说,它更适用于值得我们关注的其他资产类别,如外汇。我们避免正式命名这些模型参数,但那些寻求直观理解其对隐含可用性影响的人可能喜欢用微笑表示η,用倾斜表示ρ,用爆炸表示α。回想一下,对于连续半鞅X,随机指数定义为E(X)t:=expXt公司- 十、-[十] t型.我们在GitHub上提供Python代码(https://github.com/ryanmccrickerd/rough_bergomi)和Jupyter笔记本电脑,能够再现样本路径和涡轮增压隐含波动性。0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0t3210123Wαtα=0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0t3210123Wαtα=-0.43图1:Volterra过程Wα的样本路径,对于α=0,其过程与布朗运动一致,α=-0.43.
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2022-6-1 05:38:56
每个都是N(0,t2α+1)分布的,在t=1时为socoincide。一个更大的短期,即t 1,当α=-0.43. 当α接近-,导致实践中观察到的短期隐含波动性。我们在312点时间网格上呈现对偶路径。0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0t0.70.80.91.01.11.2Stρ=-0.9, α=-0.430.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0t0.70.80.91.01.11.2Stρ=0,α=-0.43图2:如前所述,使用ξ=0.235、η=1.9、ρ和α的rBergomi价格路径样本。尽管价格过程是一个连续鞅,但当沃尔泰拉过程达到峰值时,价格过程表现出跳跃式的行为,即方差。这些价格路径基于(W,W)的对偶路径,同样基于312点时间网格。2隐含波动率估值器接受表示P(k,t)=E[(St-ek)+]对于OTM期权价格,我们在rBergomi模型^Pn(k,t)下考虑以下形式的价格估值器^Pn(k,t):=nnXi=1(Xi+αnYi)- αnE[Y],σnBS(k,t)t=BS-1.^Pn(k,t);1,k, (2.1)从中我们推导出隐含波动率估值器^σnBS(k,t)。请注意,这些区域始终受到BS(·)的非线性和平方根的要求的影响。在(2.1)中,xind-yi是要指定的随机变量样本。例如,我们后来报告了一些偏差,但我们发现,即使使用n=1000,也没有实际意义。0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.1 0.2 0.3k0.100.150.200.250.300.35σBS(k,t)ρ=-0.9, α=-0.431D1W1M3M6M1Y0.4 0.3 0.2 0.1 0.0.1 0.2 0.3 0.4k0.200.220.240.260.28σBS(k,t)ρ=0,α=-0.430.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.1 0.2 0.3k0.100.150.200.250.300.35σBS(k,t)ρ=-0.9,α=00.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4k0.200.240.260.28σBS(k,t)ρ=0,α=0图3:使用(2.2)定义的基本估计值,模拟(1.2)从一天到一年的到期日的隐含波动率。
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