分位数Granger因果检验实现原理

各变量含义

待估计方程:
QYt[τZt1]=a(τ)+Yt1,pα(τ)+Xt1,qβ(τ)=Zt1θ(τ) Q_{Y_{t}}\left[\tau | Z_{t-1}\right]=a(\tau)+Y_{t-1, p}^{\prime} \alpha(\tau)+X_{t-1, q}^{\prime} \beta(\tau)=Z_{t-1}^{\prime} \theta(\tau)
其中,a(τ)a(\tau)为截距项,α(τ)\alpha(\tau)β(τ)\beta(\tau)为回归系数列向量;θ(τ)\theta(\tau)为回归系数向量,
a(τ)=[alpha(τ),α(τ),β(τ)] a(\tau)=\left[alpha(\tau), \alpha(\tau)^{\prime}, \beta(\tau)^{\prime}\right]^{\prime}​

Yt1,p=(Yt1,,Ytp) \quad Y_{t-1, p}^{\prime}=\left(Y_{t-1}, \cdots, Y_{t-p}\right)

Xt1,q=(Xt1,,Xtq) \quad X_{t-1, q}^{\prime}=\left(X_{t-1}, \cdots, X_{t-q}\right)

Zt1=(Yt1,p,Xt1,q) Z_{t-1}^{\prime}=\left(Y_{t-1, p}^{\prime}, X_{t-1, q}^{\prime}\right)

Wald检验量为:WT(τ)=Tβ^(τ)Σ^(τ)1β^(τ)τ(1τ)\mathrm{W}_{T}(\tau)=T \frac{\hat{\beta}(\tau)^{\prime} \hat{\Sigma}(\tau)^{-1} \hat{\beta}(\tau)}{\tau(1-\tau)}

Sup-Wald检验量为:supWT=supi=1,,nWT(τi)\sup W_{T}=\sup _{i=1, \cdots, n} W_{T\left(\tau_{i}\right)}

Python在进行分位数回归时,方差默认为核估计

分位数方差核密度估计原理(基于Eviews帮助文件)

独立但不同分布假设下的参数渐近分布

当分位数密度函数独立但不同分布即与解释变量X相关时,T(β^(τ)β(τ))\sqrt{T}(\hat{\beta}(\tau)-\beta(\tau))的渐近分布服从Huber sandwich形式:

T(β^(τ)β(τ))N(0,τ(1τ)H(τ)1JH(τ)1) \sqrt{T}\left(\hat{\beta}_{(\tau)}-\beta_{(\tau)}\right){\sim} N\left(0, \tau(1-\tau) H(\tau)^{-1} J H(\tau)^{-1}\right)​
其中TT为样本容量,τ\tau为分位点,β^(τ)\hat{\beta}_{(\tau)}τ\tau分位点下回归系数估计量,NN为正态分布,XiX_{i}为解释变量矩阵;
J=limn(iXiXiT)=limn(XXT) J=\lim _{n \rightarrow \infty}\left(\sum_{i} \frac{X_{i} X_{i}^{\prime}}{T}\right)=\lim _{n \rightarrow \infty}\left(\frac{X X}{T}\right)​

H(τ)=limT(iXiXifi(qi(τ))/T) H(\tau)=\lim _{T \rightarrow \infty}\left(\sum_{i} X_{i} X_{i}^{\prime} f_{i}\left(q_{i}(\tau)\right) / T\right)

fi(qi(τ))f_{i}\left(q_{i}(\tau)\right)是个体iiτ\tau分位点上的条件密度函数。使用核密度进行估计:
H^(τ)=(1/T)i=1TcT1K(u^(τ)t/cT)XiXi \hat{H}(\tau)=(1 / T) \sum_{i=1}^{T} c_{T}^{-1} K\left(\hat{u}_{(\tau) t} / c_{T}\right) X_{i} X_{i}^{\prime}
其中 u^(τ)i\hat{\mathcal{u}}_{(\tau) i}表示分位数回归的残差;cTc_T为带宽,估计原理见下文;表示κ\kappa核密度函数。EViews中可以选择的核密度函数有Epanechnikov核函数(默认)、均匀 (Uniform) 核函数、三角(Triangular)核函数、二权(Biweight)核函数、三权(Triweight)核函数、正态(Normal)核函数、余弦(Cosinus)核函数,具体函数形式见图。

分位数Granger因果检验实现原理

分位数Granger因果检验实现原理

cTc_T的估计原理:cT=κ(Φ1(τ+hn)Φ1(τhn))c_{T}=\kappa\left(\Phi^{-1}\left(\tau+h_{n}\right)-\Phi^{-1}\left(\tau-h_{n}\right)\right)

其中κ=min(s,IQR/1.34)\kappa=\min (s, I Q R / 1.34),IQRIQR为四分位距,IQR=Q3Q1\mathrm{I} Q \mathrm{R}=Q_{3}-Q_{1};ss为残差的标准差;hnh_n是Siddiqui带宽,
hn=T1/3Zα2/3(1.5(φ(Φ1(τ)))22(Φ1(τ))2+1)1/3 h_{n}=T^{-1 / 3} Z_{\alpha}^{2 / 3}\left(\frac{1.5\left(\varphi\left(\Phi^{-1}(\tau)\right)\right)^{2}}{2\left(\Phi^{-1}(\tau)\right)^{2}+1}\right)^{1 / 3}
Φ\Phi表示正态分布的积累分布函数,Φ1\Phi^{-1}表示正态分布的逆函数,φ\varphi表示正态分布的密度函数,Zα=Φ1(1α/2)Z_{\alpha}=\Phi^{-1}(1-\alpha / 2)为选择的显著性水平α\alpha对应的ZZ值。

文中只列出一种方差的估计原理,更多内容详见Eviews 8帮助文件