TVP-VAR模型的前世今生

一、联立方程模型(因方程间存在联系提出,需要区分内外生变量)

二、Sims(1980)提出的VAR模型(解决主观区分内外生变量的问题)

三、Primiceri(2005)提出TVP-SV-VAR模型,Nakajima(2011)优化了其计算

一、联立方程模型

联立方程模型(Simultaneous Equation Models,SEM)相当于我们中学的方程组,但联立方程中的方程之间是有联系的(举个例子:经济学中的供需模型)。

1.分类

(1)结构式

结构式是按经济理论或实际经济关系直接设定的(我个人粗造地理解为列方程的过程)

(2)简约式

简约式的左边是内生变量,右边是外生变量、滞后内生变量和随机项(我个人粗糙地理解为解方程后的表达式)

2. 识别条件

(1)阶条件(必要条件)

阶条件其实是一个非常朴素的数学思想——变量个数多于方程个数的时候条件不够,即阶条件中的不可识别,而变量个数少于方程个数的时候,有可能出现无解的情况,即过度识别。第i个方程能否识别的具体表述是:

除第i个方程以外的变量个数<(总方程个数-1)→ 不可识别

除第i个方程以外的变量个数 =(总方程个数-1)→ 恰好识别

除第i个方程以外的变量个数>(总方程个数-1)→ 过度识别

(2)秩条件(充要条件)

秩条件也是基于以上思想,只不过用矩阵的方式将其规范化了,变成了充要条件。

1.列出模型的结构参数矩阵

2.先划去待判断方程的系数所在的行,再划去该方程中非零系数所在的列,得到该方程的被斥变量结构参数矩阵

3.若该矩阵的秩=(总方程个数-1),则该方程可识别

3. 参数估计

对于恰好识别的简约式,最小二乘法有效。其他情况可用两阶段最小二乘法,即先寻找工具变量再用最小二乘。

二、VAR模型

对于VAR模型的渊源,既可以看成是联立方程模型的全部变量内生化,也可以看作是AR模型的矩阵化/多维化。前者是Sims将VAR模型应用于经济领域的思路,后者是许多教科书的讲解思路。

VAR模型有两种,分别是无约束的VAR模型和有约束的结构VAR模型(SVAR)。SVAR知识点比较多,下面简单介绍一下:

SVAR模型的提出是为了减轻VAR的维度灾难问题,即纳入模型的研究对象过多时,待估参数也会呈指数增长。SVAR通过添加约束条件来减少待估参数,其中最常见的一种就是假定参数矩阵为下三角矩阵,此时,SVAR模型又称为递归的SVAR模型,而且是恰好识别的。

VAR模型的建模过程网上已经有很多资料了,无约束的VAR模型建模过程大致是:数据平稳性检验(ADF检验/PP检验)—定阶—参数估计—模型稳定性检验(如果所有数据都平稳,这一步可以不做)—格兰杰因果检验(如果是在经济分析的基础上构建VAR模型,这一步也可以不做)—脉冲响应/方差分解/(协整检验—VECM)……

这里再简单说一下脉冲响应和方差分解,一般来说,我们做回归看的是回归系数,但VAR模型的重点却不在于此,而在于扰动项对因变量的影响。设t时期变量x的扰动项由0变成1,则经过套娃一样的计算可以得到x(t), x(t+1),x(t+2)……一系列数值,构成的数列称为由x的脉冲引起的x的响应函数,同理,因t时期x扰动项的变动所得到的y(t), y(t+1), y(t+2)……称为由x的脉冲引起的y的响应函数。

方差分解的计算需要先把VAR模型拉直成VMA模型,即:

y_{it}=\sum_{j=1}^k(c_{ij}^0\varepsilon _{jt}+c_{ij}^1\varepsilon _{jt-1}+… )

两端计算方差可得yi的方差是由扰动项的方差加和得到的,具体过程可以看看高铁梅的《计量经济分析方法与建模:EViews应用及实例》。

三、TVP-SV-VAR模型

TVP-SV-VAR模型的全称是Time Varying Parameter-Stochastic Volatility-Vector Auto Regression,从名称也可以看出,相比VAR模型,TVP-SV-VAR模型多了时变参数和随机波动两个因素。

图片来自博客园,见参考文献 [8]

因为存在随机波动,极大似然估计法失效。TVP-SV-VAR模型的采用贝叶斯框架下的MCMC进行参数估计,MCMC的相关介绍可以参考这个博客,具体的数学方法可以看看Nakajima在2011年发表的论文(见参考文献[3])。

一些可能有用的网站

David Gabauer的TVP-VAR在线模拟网站

Nakajima的代码,有matlab和ox两种,需要翻墙

Joshua Chan的代码

Haroon Mumtaz的代码,需要翻墙

参考文献

[1] Sims, C. A. (1980), Macroeconomics and Reality, Econometrica 48, 1–48.

[2] Primiceri G E. Time Varying Structural Vector Autoregressions and Monetary Policy[J]. The Review of Economic Studies, 2005,72(03):821-852.

[3] Nakajima J. Time -Varying Parameter VAR Model with Stochastic Volatility: An Overview of Methodology and Empirical Applications[J]. Monetary and Eco-nomic Studies,2011,(29): 107-142.

[4] https://doc.mbalib.com/view/b3d1643e479a060466a29cbeab1fc316.html(联立参数模型:识别与估计)

[5] https://doc.mbalib.com/view/933e3d45f7e298688e8762f171f689a2.html(联立方程组模型的参数估计)

[6] 高铁梅《计量经济分析方法与建模:EViews应用及实例》

[7] https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMzk4ODUzOQ==&mid=2247487848&idx=1&sn=cb8a3effa702eeb8a73103f2fe65bcec&chksm=9b339c3cac44152a90578f420600ae3bd3948afcaa63a07e4a5cb749876ab9877c6930c9331f&mpshare=1&scene=24&srcid=0714D1cJkDcCI3MLi1QdMNcB&sharer_sharetime=1594738209636&sharer_shareid=fcb5819cd5ce03807d7e101b187daa0e#rd (TVP-VAR:时变参数向量自回归模型)

[8] https://www.cnblogs.com/cloris-Zhang/p/12562570.html(TVP-VAR模型)

[9] https://bbs.pinggu.org/thread-4933846-1-1.html(VAR宏观计量经济模型的演变与发展)

[10] https://www.cnblogs.com/pinard/p/6625739.html(从蒙特卡洛和马尔可夫到Gibbs抽样)

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