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http://dspace.centre-univ-mila.dz/jspui/handle/123456789/4849| Title: | Maximum likelihood Estimation of locally stationary processes |
| Authors: | Aissaoui, Faris |
| Keywords: | Maximum likelihood, Kernel estimation, Time-varying, Locally stationary Maximum de vraisemblance, Estimation par noyau, Variable dans le temps, Localement stationnaire. |
| Issue Date: | Jul-2026 |
| Publisher: | university of mila |
| Citation: | Probabilities And Statistic |
| Abstract: | Time series analysis has attracted growing interest in the literature over recent years, driven by the need to model nonstationary phenomena whose statistical characteristics evolve over time. Among the most relevant frameworks developed to address this challenge are locally stationary processes, which provide a powerful compromise between flexibility and analytical tractability. These processes assume that, although a time series may be globally nonstationary, it can be well approximated locally by a stationary process in the neighborhood of each time point.The primary objective of this thesis is to study the estimation of parameters for locally stationary processes, with a particular focus on models featuring time-varying volatility. Since the parameters are allowed to change smoothly over time, classical estimation methods designed for stationary settings become inadequate. To overcome this limitation, we adopt a modeling approach based on time-varying parameter models and employ a nonparametric quasi-maximum likelihood estimation framework that relies on local likelihood approximation. The core idea consists in approximating the locally stationary process by a stationary one in the vicinity of a fixed rescaled time point. This local approximation justifies the construction of kernel-weighted estimators, where observations closer to the time point of interest receive higher weights. Under suitable regularity conditions, the proposed estimator is shown to be consistent and asymptotically normal, allowing for valid statistical inference on time-varying parameters. Special attention is devoted to time-varying GARCH models, which play a central role in modeling conditional volatility in financial time series. Classical GARCH models are extended by allowing their parameters to vary over time within the locally stationary framework. In addition to the standard Gaussian assumption, alternative distributions are considered to better capture heavy-tailed behavior commonly observed in financial data. In particular, Student’s t and Laplace distributions are incorporated into the quasi-likelihood framework.Theoretical results show that when the assumed distribution is correctly specified, the estimator converges to the true parameter values. In contrast, under likelihood misspecification, the estimator converges to pseudo-true parameters rather than the true ones. Extensive numerical experiments confirm the theoretical findings and demonstrate the robustness of the proposed methodology. Applications to real financial data further validate the approach, showing a strong agreement between estimated and observed volatility |
| Description: | L’analyse des séries temporelles a suscité un intérêt croissant ces dernières années, en raison de la nécessité de modéliser des phénomènes non stationnaires dont les propriétés statistiques évoluent au cours du temps. Parmi les cadres théoriques les plus pertinents figurent les processus localement stationnaires, qui offrent un compromis efficace entre la flexibilité des modèles non stationnaires et la simplicité analytique des processus stationnaires. Ces modèles reposent sur l’hypothèse qu’une série temporelle, bien que globalement non stationnaire, peut être localement approchée par un processus stationnaire au voisinage de chaque instant. Cette thèse a pour objectif principal l’étude de l’estimation des paramètres des processus localement stationnaires, avec un intérêt particulier pour les modèles à volatilité variant dans le temps. Le caractère évolutif des paramètres rend les méthodes d’estimation classiques inadaptées. Pour pallier cette difficulté, nous adoptons un cadre de modélisation à paramètres variant dans le temps et utilisons une approche de quasi-maximum de vraisemblance non paramétrique fondée sur une approximation locale de la fonction de vraisemblance.La méthodologie proposée repose sur l’approximation locale du processus par un processus stationnaire au voisinage d’un instant reparamétré, ce qui permet de construire des estimateurs pondérés à l’aide de fonctions noyau. Sous des conditions de régularité appropriées, ces estimateurs sont établis comme étant consistants et asymptotiquement normaux, autorisant ainsi une inférence statistique fiable pour les paramètres dépendant du temps. Une attention particulière est accordée aux modèles GARCH à paramètres variant dans le temps, largement utilisés pour modéliser la volatilité conditionnelle des séries financières. Ces modèles sont étendus au cadre des processus localement stationnaires. En outre, l’analyse ne se limite pas à l’hypothèse gaussienne, mais intègre également des lois alternatives telles que les lois de Student et de Laplace, mieux adaptées aux données à queues épaisses. Les résultats théoriques montrent que l’estimateur converge vers les vrais paramètres en cas de bonne spécification du modèle, tandis qu’en situation de auvaise spécification, il converge vers des paramètres pseudo-vrais. Les expériences numériques ainsi que les applications à des données réelles confirment la validité des résultats théoriques et soulignent l’efficacité de l’approche proposée. |
| URI: | http://dspace.centre-univ-mila.dz/jspui/handle/123456789/4849 |
| Appears in Collections: | Mathematics |
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