ARMA-GARCH 模型选择/拟合评估

机器算法验证 时间序列 模型选择 有马 拟合优度 加奇
2022-04-13 16:40:18

我正在尝试将 ARMA-GARCH 模型拟合到 FTSE 100 日志返回的数据集(我已在此处上传)。但是,我找不到合适的模型。以下是对数回报系列的 ACF 和 PACF 以及平方对数回报系列的 ACF。查看平方序列的 ACF,数据中似乎存在条件异方差性,因此 ARCH 或 GARCH 模型是合适的。同时,似乎存在显着的自相关,使得条件均值的 ARMA 型模型是合适的。

拟合各种阶(p,q)的ARMA(p,q)-GARCH(1,1)模型,通过AIC选择,我选择p = 1,q =2。但是,该模型似乎没有提供合适的拟合,如下面的输出所示:

Weighted Ljung-Box Test on Standardized Residuals
------------------------------------
                         statistic p-value
Lag[1]                       3.847 0.04983
Lag[2*(p+q)+(p+q)-1][8]      5.474 0.06272
Lag[4*(p+q)+(p+q)-1][14]    10.146 0.10862
d.o.f=3
H0 : No serial correlation

Weighted Ljung-Box Test on Standardized Squared Residuals
------------------------------------
                        statistic   p-value
Lag[1]                      11.11 0.0008589
Lag[2*(p+q)+(p+q)-1][5]     12.32 0.0022979
Lag[4*(p+q)+(p+q)-1][9]     12.75 0.0121929
d.o.f=2

另一方面,标准化残差和平方标准化残差的 ACF 看起来还不错(见下文)。我的问题是我的模型选择机制(在这种情况下是 AIC)是否适合手头的数据集(尽管上面给出了假设检验结果)。

标准化模型残差的 ACF

平方标准化模型残差的 ACF ACF

PACF

平方观测值的 ACF

1个回答

简而言之,您应该使用 AIC 和/或样本外拟合标准选择模型,并将被拒绝的假设视为考虑其他类型模型的建议。

在使用此类时间序列模型时,研究人员通常对准确的预测/预测感兴趣。由于 AIC 衡量模型对样本内数据的预测程度,因此在这种情况下,它可以作为一种公平的模型选择方式(您可能还想测试模型在样本外的拟合程度……更多内容见下文)。

但是,仅仅因为特定模型具有最低的 AIC 并不意味着该模型被正确指定或它很好地逼近了真实的数据生成过程。可能是您提出的所有模型都是糟糕的选择,或者 FTSE 遵循的真实过程非常复杂,以至于只要有足够的数据,几乎所有合理的模型都会被拒绝。AIC 没有提供关于这一点的信息,这是可以进行假设检验的地方。

在标准 ARMA-GARCH 的假设下,残差应该是同方差的并且更一般地是 iid 正态的。您的假设检验表明您的残差不是同方差的,反过来,您的 ARMA-GARCH 模型可能未指定。在此说明中,您可能需要考虑波动率过程的替代规范,包括 GARCH 模型的其他变体,即 EGARCH、GJR-GARCH、TGARCH、AVGARCH、NGARCH、GARCH-M 等和/或随机波动率模型。这些模型中的一个很可能会提供较低的 AIC 值并产生不能因同方差而被拒绝的残差。

需要注意的重要一点是,没有模型是完美的,尤其是对于像 FTSE 100 这样的模型。驱动像这样的大型金融指数的真实数据生成过程非常复杂,因此几乎您提出的每个模型都是错误的。出于这个原因,可以说,任何你不拒绝的有意义的假设都是数据不足或缺乏统计能力的反映,而不是支持一个模型优于其他模型的证据。

部分解决这一困境的一种方法是使用样本外拟合,而不是使用 AIC 或与 AIC 结合使用。一个简单的例子是仅使用前 80% 或 90% 的数据来拟合模型,并使用得到的系数估计来获得剩余 20%-10% 部分数据的对数似然。具有最高对数似然的模型将是首选。如果 ARMA-GARCH 模型确实被错误指定,从而损害了其预测性能,那么样本外拟合将有助于揭示它。