Калибровка модели корпуса-белого с использованием рыночных данных

Ценообразование производных по процентным ставкам ценных бумаг основывается на моделях, которые описывают базовый процесс. Эти модели процентных ставок зависят от одного или нескольких параметров, которые вы должны определить, сопоставив предсказания модели с существующими данными, доступными на рынке. В модели Халла-Уайта существует два параметра, связанных с процессом короткой скорости: средняя реверсия и волатильность. Калибровка используется для определения этих параметров, так что модель может максимально близко воспроизводить цены на прописные буквы или полы, наблюдаемые на рынке. Стандартные программы калибровки находят параметры, которые минимизируют различие между предсказаниями цен модели и рыночными ценами для предельных значений и этажей.

Для модели Халла-Уайта минимизация является двумерной, относительно средней реверсии (α) и летучести (,). То есть калибровка модели Халла-Уайта минимизирует различие между предсказанными ценами модели и наблюдаемыми рыночными ценами соответствующих каплетов или флорлетов.

Пример калибровки модели Hull-White

Используйте рыночные данные, чтобы идентифицировать подразумеваемые коэффициенты волатильности ( Идеальным случаем является использование волатильности прописных букв или полов, используемых для вычисления Alpha (α) и Sigma (σ). Скорее всего, это не так, поэтому рыночные данные должны быть интерполированы, чтобы получить необходимые значения.

Рассмотрим прописную букву с этими параметрами:

Settle = ' Jan-21-2008';
Maturity = 'Mar-21-2011';
Strike = 0.0690;
Reset = 4;
Principal = 1000;
Basis = 0;

Каплеты для этого примера будут падать в:

capletDates = cfdates(Settle, Maturity, Reset, Basis);
datestr(capletDates')
ans =

21-Mar-2008
21-Jun-2008
21-Sep-2008
21-Dec-2008
21-Mar-2009
21-Jun-2009
21-Sep-2009
21-Dec-2009
21-Mar-2010
21-Jun-2010
21-Sep-2010
21-Dec-2010
21-Mar-2011

В лучшем случае проверьте волатильность рынка для caplets с Strike = 0.0690, и сроки в каждой перечисленной дате сброса, но вероятность нахождения этих точных инструментов невелика. Как следствие, используйте данные, доступные на рынке, и интерполируйте, чтобы найти соответствующие значения для caplets.

На основе рыночных данных у вас есть информация о прописной букве для различных дат и забастовок. Предположим, что вместо наличия данных для Strike = 0.0690, у вас есть данные для Strike1 = 0.0590 и Strike2 = 0.0790.

ЗрелостьStrike1 = 0.0590Strike2 = 0.0790
21-Mar-20080.15330. 1526
21-Jun-20080.17310. 1730
21-Sep-20080. 17270. 1726
21-Dec-20080. 17520. 1747
21-Mar-20090. 18090. 1808
21-Jun-20090. 18090. 1792
21-Sep-20090. 18050. 1797
21-Dec-20090. 18020. 1794
21-Mar-20100. 18020. 1733
21-Jun-20100. 17570. 1751
21-Sep-20100. 17550. 1750
21-Dec-20100. 17550. 1745
21-Mar-20110. 17260. 1719

Характер этих данных поддается матричной номенклатуре, которая идеально подходит для MATLAB®. hwcalbycap требует, чтобы даты, удары и фактическая волатильность были разделены на три переменные: MarketStrike, MarketMat, и MarketVol.

MarketStrike = [0.0590; 0.0790];
MarketMat = {'21-Mar-2008';   
'21-Jun-2008'; 
'21-Sep-2008';  
'21-Dec-2008';  
'21-Mar-2009';  
'21-Jun-2009';  
'21-Sep-2009';  
'21-Dec-2009';  
'21-Mar-2010';  
'21-Jun-2010';  
'21-Sep-2010';  
'21-Dec-2010'; 
'21-Mar-2011'};


MarketVol = [0.1533 0.1731 0.1727 0.1752 0.1809 0.1800 0.1805 0.1802 0.1735 0.1757 ... 
             0.1755 0.1755 0.1726; % First row in table corresponding to Strike1 
             0.1526 0.1730 0.1726 0.1747 0.1808 0.1792 0.1797 0.1794 0.1733 0.1751 ... 
             0.1750 0.1745 0.1719]; % Second row in table corresponding to Strike2

Заполните входные параметры, используя эти данные для RateSpec:

Rates = [0.0627;
0.0657;
0.0691;
0.0717;
0.0739;
0.0755;
0.0765;
0.0772;
0.0779;
0.0783;
0.0786;
0.0789;
0.0792;
0.0793];

ValuationDate = '21-Jan-2008';
EndDates = {'21-Mar-2008';'21-Jun-2008';'21-Sep-2008';'21-Dec-2008';...
            '21-Mar-2009';'21-Jun-2009';'21-Sep-2009';'21-Dec-2009';....
            '21-Mar-2010';'21-Jun-2010';'21-Sep-2010';'21-Dec-2010';....
            '21-Mar-2011';'21-Jun-2011'};
Compounding = 4;
Basis = 0;

RateSpec = intenvset('ValuationDate', ValuationDate, ...
'StartDates', ValuationDate, 'EndDates', EndDates, ...
'Rates', Rates, 'Compounding', Compounding, 'Basis', Basis)
RateSpec = 

           FinObj: 'RateSpec'
      Compounding: 4
             Disc: [14x1 double]
            Rates: [14x1 double]
         EndTimes: [14x1 double]
       StartTimes: [14x1 double]
         EndDates: [14x1 double]
       StartDates: 733428
    ValuationDate: 733428
            Basis: 0
     EndMonthRule: 1

Вызовите стандартную программу калибровки, чтобы найти значения параметров волатильности Alpha и Sigma

Использовать hwcalbycap вычислить значения Alpha и Sigma на основе рыночных данных. Внутренне, hwcalbycap вызывает функцию lsqnonlin. Вы можете настроить lsqnonlin путем передачи структуры опций оптимизации, созданной optimoptions и затем это может быть передано в hwcalbycap использование аргумента пары "имя-значение" для OptimOptions. Для примера, optimoptions определяет допуск целевой функции как 100*eps а затем звонки hwcalbycap:

o=optimoptions('lsqnonlin','TolFun',100*eps);

[Alpha, Sigma] = hwcalbycap(RateSpec, MarketStrike, MarketMat, MarketVol,...
Strike, Settle, Maturity, 'Reset', Reset, 'Principal', Principal, 'Basis',... 
Basis, 'OptimOptions', o)
Local minimum possible.

lsqnonlin stopped because the size of the current step is less than
the default value of the step size tolerance.

Warning: LSQNONLIN did not converge to an optimal solution. It exited with exitflag = 2.
 
> In hwcalbycapfloor at 93
  In hwcalbycap at 75 

Alpha =

   1.0000e-06


Sigma =

    0.0127

Предыдущее предупреждение указывает, что преобразование не было оптимальным. Алгоритм поиска, используемый функцией Optimization Toolbox™ lsqnonlin не найдено решение, соответствующее всем ограничениям. Чтобы определить, является ли решение приемлемым, посмотрите на результаты оптимизации, задав третий выход (OptimOut) для hwcalbycap:

[Alpha, Sigma, OptimOut] = hwcalbycap(RateSpec, MarketStrike, MarketMat,...
MarketVol, Strike, Settle, Maturity, 'Reset', Reset, 'Principal', Principal,...
'Basis', Basis, 'OptimOptions', o);

The OptimOut.residual поле OptimOut структура является невязкой оптимизации. Это значение содержит различие между черными каплетами и теми, что были вычислены во время оптимизации. Можно использовать OptimOut.residual значение, чтобы вычислить процентное различие (ошибку) по сравнению с ценами на черный каплеты и затем решить, является ли невязка приемлемым. Есть почти всегда какой-то остаточный, поэтому решите, приемлемо ли параметризовать рынок с одним значением Alpha и Sigma.

Ценовые каплеты с использованием рыночных данных и формулы Блэка для получения ссылочных каплетных значений

Чтобы определить эффективность оптимизации, вычислите эталонные каплетные значения с помощью формулы Блэка и рыночных данных. Обратите внимание, что сначала необходимо интерполировать рыночные данные, чтобы получить каплеты для вычисления:

MarketMatNum = datenum(MarketMat);
[Mats, Strikes] = meshgrid(MarketMatNum, MarketStrike);
FlatVol = interp2(Mats, Strikes, MarketVol, datenum(Maturity), Strike, 'spline');

Вычислите цену прописной буквы с помощью модели Black:

[CapPrice, Caplets] = capbyblk(RateSpec, Strike, Settle, Maturity, FlatVol,...
'Reset', Reset, 'Basis', Basis, 'Principal', Principal); 
Caplets = Caplets(2:end)';
Caplets =

    0.3210
    1.6355
    2.4863
    3.1903
    3.4110
    3.2685
    3.2385
    3.4803
    3.2419
    3.1949
    3.2991
    3.3750

Сравните оптимизированные значения и значения Black и отобразите графически

После вычисления ссылочных значений для каплетов сравните значения, аналитически и графически, чтобы определить, вычисленные отдельные значения Alpha и Sigma обеспечивают адекватное приближение:

OptimCaplets = Caplets+OptimOut.residual;

disp('   ');
disp('    Black76   Calibrated Caplets');
disp([Caplets                   OptimCaplets])

plot(MarketMatNum(2:end), Caplets, 'or', MarketMatNum(2:end), OptimCaplets, '*b');
datetick('x', 2)
xlabel('Caplet Maturity');
ylabel('Caplet Price');
title('Black and Calibrated Caplets');
h = legend('Black Caplets', 'Calibrated Caplets');
set(h, 'color', [0.9 0.9 0.9]);
set(h, 'Location', 'SouthEast');
set(gcf, 'NumberTitle', 'off')
grid on
 Black76   Calibrated Caplets
    0.3210    0.3636
    1.6355    1.6603
    2.4863    2.4974
    3.1903    3.1874
    3.4110    3.4040
    3.2685    3.2639
    3.2385    3.2364
    3.4803    3.4683
    3.2419    3.2408
    3.1949    3.1957
    3.2991    3.2960
    3.3750    3.3663

Сравнение прописных букв с помощью моделей Black, HW analytical и HW tree

Используя вычисленные значения caplet, сравните цены соответствующей прописной буквы с помощью модели Black, аналитических моделей Hull-White и древовидных моделей Hull-White. Вычисление дерева Hull-White на основе Alpha и Sigma, используйте эти стандартные программы калибровки:

  • Черная модель:

    CapPriceBLK = CapPrice;

  • Аналитическая модель HW:

    CapPriceHWAnalytical = sum(OptimCaplets);

  • Модель дерева HW для оценки прописной буквы, полученной из процесса калибровки:

    1. Создание VolSpec из параметров калибровки Alpha и Sigma:

      VolDates    = EndDates;
      VolCurve    = Sigma*ones(14,1);
      AlphaDates  = EndDates;
      AlphaCurve  = Alpha*ones(14,1);
      HWVolSpec = hwvolspec(ValuationDate, VolDates, VolCurve,AlphaDates, AlphaCurve);
    2. Создайте TimeSpec:

      HWTimeSpec = hwtimespec(ValuationDate, EndDates, Compounding);
    3. Создайте дерево аппаратных средств с помощью HW2000 метод:

      HWTree = hwtree(HWVolSpec, RateSpec, HWTimeSpec, 'Method', 'HW2000');
    4. Цена прописной буквы:

      Price = capbyhw(HWTree, Strike, Settle, Maturity, Reset, Basis, Principal); 
      
      disp('   ');
      disp(['  CapPrice Black76 ..................:  ', num2str(CapPriceBLK,'%15.5f')]);
      disp(['  CapPrice HW analytical..........:  ', num2str(CapPriceHWAnalytical,'%15.5f')]);
      disp(['  CapPrice HW from capbyhw ..:  ', num2str(Price,'%15.5f')]);
      disp('   ');
      CapPrice Black76 ..........: 34.14220
      CapPrice HW analytical.....: 34.18008
      CapPrice HW from capbyhw ..: 34.14192

Оцените портфель инструментов с помощью калиброванного дерева HW

После создания дерева Халла-Уайта, основанного на параметрах, калиброванных по рыночным данным, используйте HWTree для цены портфеля из этих инструментов:

  • Две облигации

    CouponRate = [0.07; 0.09];
    Settle = ' Jan-21-2008';
    Maturity = {'Mar-21-2010';'Mar-21-2011'};
    Period = 1;
    Face = 1000;
    Basis = 0;
    

  • Облигация со встроенной американской опцией вызова

    CouponRateOEB = 0.08;
    SettleOEB = ' Jan-21-2008';
    MaturityOEB = 'Mar-21-2011';
    OptSpec = 'call';
    StrikeOEB = 950;
    ExerciseDatesOEB = 'Mar-21-2011';
    AmericanOpt = 1;
    Period = 1;
    Face = 1000;
    Basis = 0;
    

Для оценки этого портфеля инструментов с помощью калиброванного HWTree:

  1. Использовать instadd для создания портфеля InstSet:

    InstSet = instadd('Bond', CouponRate, Settle,  Maturity, Period, Basis, [], [], [], [], [], Face);
    InstSet = instadd(InstSet,'OptEmBond',  CouponRateOEB, SettleOEB, MaturityOEB, OptSpec,...
    StrikeOEB,   ExerciseDatesOEB, 'AmericanOpt', AmericanOpt, 'Period', Period,...
    'Face',Face,  'Basis', Basis);
    
  2. Добавьте закрывающий прибор, используемый в калибровке:

    SettleCap = ' Jan-21-2008';
    MaturityCap = 'Mar-21-2011';
    StrikeCap = 0.0690;
    Reset = 4;
    Principal = 1000;
    
    InstSet = instadd(InstSet,'Cap', StrikeCap, SettleCap, MaturityCap, Reset, Basis, Principal);
  3. Присвойте имена инструментам портфеля:

    Names = {'7% Bond'; '8% Bond'; 'BondEmbCall'; '6.9% Cap'};
    InstSet = instsetfield(InstSet, 'Index',1:4, 'FieldName', {'Name'}, 'Data', Names );
  4. Изучить набор инструментов, содержащихся в InstSet:

    instdisp(InstSet)
    
    IdxType CoupRate Settle Mature Period Basis EOMRule IssueDate 1stCoupDate LastCoupDate StartDate Face Name
    
    1 Bond 0.07       21-Jan-2008    21-Mar-2010    1  0  NaN  NaN     NaN   NaN  NaN  1000    7% Bond
    2 Bond 0.09       21-Jan-2008    21-Mar-2011    1  0  NaN  NaN     NaN   NaN  NaN  1000    8% Bond
    
    IdxType CoupRate Settle Mature OptSpec Stke ExDate Per Basis EOMRule IssDate 1stCoupDate LstCoupDate StrtDate Face AmerOpt Name
    3 OptEmBond 0.08 21-Jan-2008 21-Mar-2011 call 950  21-Jan-2008  21-Mar-2011  1  0  1  NaN  NaN NaN  NaN  1000 1 BondEmbCall
     
    Index Type Strike Settle     Maturity   CapReset Basis Principal Name 
    4 Cap  0.069  21-Jan-2008    21-Mar-2011    4      0     1000    6.9% Cap   
  5. Использовать hwprice для оценки портфеля с помощью калиброванной HWTree:

    format bank
    PricePortfolio = hwprice(HWTree, InstSet)
    PricePortfolio =
            980.45
           1023.05
            945.73
             34.14
    

См. также

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

Похожие примеры

Подробнее о