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協(xié)整檢驗

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1.協(xié)整檢驗的含義

非平穩(wěn)序列很可能出現(xiàn)偽回歸,協(xié)整的意義就是檢驗它們的回歸方程所描述的因果關(guān)系是否是偽回歸,即檢驗變量之間是否存在穩(wěn)定的關(guān)系。所以,非平穩(wěn)序列的因果關(guān)系檢驗就是協(xié)整檢驗。

在目前宏觀經(jīng)濟計量分析中,Granger(1987)所提出的協(xié)整方法已成為了分析非平穩(wěn)經(jīng)濟變量之間數(shù)量關(guān)系的最主要工具之一,且通過線性誤差修正模型(ECM)刻畫了經(jīng)濟變量之間的線性調(diào)整機制,這就是所謂的線性協(xié)整方法。近年來,隨著經(jīng)濟理論的發(fā)展,尤其是交易成本和政策反應(yīng)的經(jīng)濟分析中,傳統(tǒng)的線性協(xié)整分析已不再是合適的分析方法,鑒于此Balk和Fomby(1997)提出了所謂的閾值協(xié)整(Threshold Cointegraion)方法,它刻畫了經(jīng)濟變量之間的非線性調(diào)整機制。如在股票交易過程中,由于交易費用、交易政策等因素會導(dǎo)致股價的非對稱調(diào)整;國家的貨幣政策由于制度方面的原因也會對通貨膨脹率產(chǎn)生非對稱調(diào)整行為。因此閾值協(xié)整方法論是分析這類經(jīng)濟問題的最有力的工具之一。閾值協(xié)整是對Granger(1987)提出的用來描述經(jīng)濟變量之間長期關(guān)系的協(xié)整概念的至關(guān)重要發(fā)展。眾所周知,協(xié)整是指如果經(jīng)濟變量之間存在長期協(xié)整關(guān)系,且正則化協(xié)整向量是(1,-β′),則之間的長期均衡關(guān)系可以表示為:

其中:β參數(shù)是變量之間的協(xié)整系數(shù)向量,γ是閾值變量,d是轉(zhuǎn)換變量,d是滯后參數(shù),則這種協(xié)整稱之為閾值協(xié)整。如果協(xié)整誤差項是形如式(2)的數(shù)據(jù)生成機制,則稱為Two-Regime的閾值協(xié)整;如果是形如式(3)的誤差生成機制,則稱為Three-Regime的閾值協(xié)整。在以前的研究中,對于式(2)和式(3)所表示的閾值協(xié)整,大多研究都集中在ρ、q、θ、λ四個參數(shù)都小于1的情形,而對其它情形研究較少(Enders和Granger(1998))。本文主要研究如下情形,即:

此時式(2)和式(3)所表示的閾值協(xié)整即所謂的部分協(xié)整(Partial Cointegration)。針對部分協(xié)整檢驗,caner和Hansen(2001)提出一個統(tǒng)計量,且Gouveia和Rodrigues(2004)將該統(tǒng)計量應(yīng)用閾值協(xié)整檢驗,但是他們并沒有對該統(tǒng)計量的檢驗勢進行研究。而在我們以前的研究中發(fā)現(xiàn):該統(tǒng)計量在檢驗閾值協(xié)整時具有低勢。因此,本文一方面提出一個新的統(tǒng)計量來檢驗部分協(xié)整,并通過仿真研究該統(tǒng)計量的檢驗水平和檢驗勢,同時也和Engle-Granger(1987)年所提出的EG兩步法(簡記為EG法)進行了比較;另一方面將部分協(xié)整擴展到Enders和Siklos(2001)提出的沖量部分協(xié)整(Momentum Partial Cointegration,即M-部分協(xié)整),并對其進行系統(tǒng)的仿真研究。

2.協(xié)整檢驗的目的

協(xié)整即存在共同的隨機性趨勢。協(xié)整檢驗的目的是決定一組非平穩(wěn)序列的線性組合是否具有穩(wěn)定的均衡關(guān)系,偽回歸的一種特殊情況即是兩個時間序列的趨勢成分相同,此時可能利用這種共同趨勢修正回歸使之可靠。正是由于協(xié)整傳遞出了一種長期均衡關(guān)系,若是能在看來具有單獨隨機性趨勢的幾個變量之間找到一種可靠聯(lián)系,那么通過引入這種醉漢與狗之間距離的“相對平穩(wěn)”對模型進行調(diào)整,可以排除單位根帶來的隨機性趨勢,即所稱的誤差修正模型。

在進行時間系列分析時,傳統(tǒng)上要求所用的時間系列必須是平穩(wěn)的,即沒有隨機趨勢或確定趨勢,否則會產(chǎn)生“偽回歸”問題。但是,在現(xiàn)實經(jīng)濟中的時間系列通常是非平穩(wěn)的,我們可以對它進行差分把它變平穩(wěn),但這樣會讓我們失去總量的長期信息,而這些信息對分析問題來說又是必要的,所以用協(xié)整來解決此問題。  

3.部分協(xié)整檢驗的Monte-Carlo仿真研究

統(tǒng)計量檢驗勢和檢驗水平、漸近P-值的仿真步驟

infT統(tǒng)計量由于包含有備擇假設(shè)中的贅余參數(shù),其漸近分布是非標準的,即不再是標準的t分布,那么通過仿真來研究該統(tǒng)計量的性質(zhì)成為了當(dāng)前的主流辦法。所以對該統(tǒng)計量的檢驗勢和檢驗水平性質(zhì)的研究,也通過計算機仿真來實現(xiàn)。為了簡單起見,通過雙變量模型來仿真研究檢驗統(tǒng)計量,具體的仿真步驟如下:

①生成部分協(xié)整的雙變量的I(1)數(shù)據(jù),且協(xié)整誤差項是由(6)式所生成;

②確定潛在閾值的取值范圍,上、下界分別取轉(zhuǎn)換變量的15%、85%的分位數(shù),并構(gòu)造該區(qū)間作為閾γ值的潛在取值;

③構(gòu)造式(7)所示的ECM模型,并在給定閾值γ的條件下計算φ的條件t值,然后在閾值γ的潛在取值范圍內(nèi)搜索t(γ)的最小值infT的值;

⑤利用上文中的FRB法確定該統(tǒng)計量的漸近P-值或通過下文的仿真臨界值確定檢驗勢。

對于infT統(tǒng)計量檢驗水平的仿真研究,仿真步驟基本不變,只是在第一步的數(shù)據(jù)生成中,要生成不協(xié)整的雙變量的I(1)數(shù)據(jù),然后根據(jù):

Size=Prob(infT*>infT) 

來確定檢驗水平。

4.部分協(xié)整檢驗統(tǒng)計量的自助法

由于infT統(tǒng)計量的極限分布是非標準的t分布,因此本文采用自助法來確定該統(tǒng)計量的漸近P-值與檢驗水平,同時也采用統(tǒng)計量的仿真臨界值研究檢驗勢和水平。自助法由Efron(1979)提出,在計量經(jīng)濟學(xué)檢驗中應(yīng)用十分廣泛,尤其在統(tǒng)計量的抽樣分布無法得到的情況下,運用該方法研究檢驗統(tǒng)計量的檢驗勢和水平顯得尤為重要。同時在式(7)的ECM模型中,協(xié)整誤差項在原假設(shè)下是非平穩(wěn)的,所以本文將采用Hansen[11](2000)提出的固定回歸元自助法(Fixed Regressor Bootstrap Method,簡記FRB)來確定統(tǒng)計量的漸近P值和檢驗水平。其基本步驟如下:首先讓式(7)的被解釋變量從獨立同分布的標準正態(tài)中抽取,即~innd(0,1);如果是異方差時,通過獲得被解釋變量序列,其中是式(7)在原假設(shè)下的OLS估計殘差序列~innd(0,1)。第二步在式(7)的ECM模型中,固定回歸元(即固定解釋變量數(shù)據(jù)序列),并對模型進行OLS估計,計算統(tǒng)計量t(γ)。第三步在潛在閾值γ的取值區(qū)間內(nèi),搜索infT*值,由此通過下式獲得infT統(tǒng)計量的漸近P-值和檢驗水平:

asyP-value=Prob(infT<infT*)

5.部分協(xié)整檢驗的統(tǒng)計量

Seo(2006)基于閾值向量誤差修正模型(TVECM)提出了原假設(shè):沒有協(xié)整,備擇假設(shè)是閾值協(xié)整的檢驗方法,但是該方法不能把部分協(xié)整從閾值協(xié)整中區(qū)分出來,因此本文為了彌補這一缺陷,提出了新的檢驗統(tǒng)計量,來進一步檢驗閾值協(xié)整是否是部分協(xié)整。不失一般性式(2)可以寫成:

其中Γ是潛在的閾值區(qū)間,在本文中我們以轉(zhuǎn)換變量的15%分位數(shù)和85%分位數(shù)作為閾值的潛在范圍(Andrews,1993)。如果φ和的t值只有其中一個顯著,則此時的協(xié)整就是部分協(xié)整,如果兩個t值都顯著則認為是閾值協(xié)整(即在Two-Regime閾值協(xié)整中,兩個Regimes中都是平穩(wěn)過程或在Three-Regime的閾值協(xié)整中,兩頭的Regimes都是平穩(wěn)過程)。另外在式(1)中也可以加入截距項或趨勢項,檢驗步驟和沒有截距和趨勢項的檢驗是一樣的。

通過對檢驗統(tǒng)計量的仿真研究,研究表明在檢驗所謂的部分協(xié)整和M-部分協(xié)整時,固定回歸元自助法的統(tǒng)計量具有較高的檢驗勢,但是固定回歸元自助法在檢驗部分協(xié)整和M-部分協(xié)整時具有較嚴重的水平扭曲且都會增大“棄真”的概率,而利用仿真臨界值進行檢驗水平仿真時具有較小的水平扭曲;其次采取仿真臨界值的檢驗法會隨著數(shù)據(jù)序列“持久性”的增強,其檢驗勢呈下降趨勢,但下降速度沒有EG兩步法快;第三仿真臨界值的檢驗法在檢驗M-部分協(xié)整時比檢驗部分協(xié)整時具有較低的檢驗勢。

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