我国股指期货跨品种套利量化模型研究基于行业因子视角本科毕业论文.docx

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我国股指期货跨品种套利量化模型研究基于行业因子视角本科毕业论文

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

伴随着我国金融市场的不断发展，各种新型金融工具不断涌现，2015年4月16日，上证50指数期货和中证500指数期货在中国金融期货交易所上市交易，实现了我国金融指数期货品种的多样化，使得股指期货跨品种套利成为可能。

本文首先回顾了期货跨品种套利主流的方法：

基于均值回复的套利策略和基于趋势的套利策略，从经典策略中获得了有益启示，而后从估值、市值和行业分布角度，比较了沪深300指数期货、上证50指数期货和中证500指数期货的异同，发现中证500指数期货在这三个角度上与沪深300指数期货和上证50指数期货存在显著的不同。

为了确定股指期货跨品种套利的可行性。

分析了沪深300指数、上证50指数和中证500指数的相关性，发现上证50指数和中证500指数的相关性最小，走势差异最大，具有最大的套利空间，所以本文的套利对象选择为上证50指数期货和中证500指数期货。

而后进行了单个行业因子与指数相对强弱的相关性的检验，发现当日行业因子与次日指数相对强弱的相关系数较小，难以用单一行业因子较好预测次日指数的相对强弱。

为了克服单个行业因子预测的不足，本文尝试使用行业因子组合的形式来预测次日指数的相对强弱，通过logistic回归，将行业因子组合起来预测次日上证50指数期货和中证500指数期货的相对强弱情况。

在综合考虑了品种的可交易性、交易成本和冲击成本等的情况下，构建了基于行业因子的股指期货跨品种套利量化模型，在单利计算下，实现超过50%的年化收益率，超过1的夏普比率，与同期沪深300指数相比有着明显的优势，证明了基于行业因子的股指期货跨品种套利的可行性。

此后为了更全面考察基于行业因子的股指期货跨品种套利量化模型，本文根据跨品种套利的两种经典策略，设计了其在我国股指期货上的运用。

由于我国股指期货不具备进行统计套利的基本条件，所以主要比较在基于趋势的股指期货跨品种套利策略和基于行业因子股指期货跨品种套利模型间展开，经过比较，进一步证明了基于行业因子股指期货跨品种套利量化模型的可行性和优越性。

关键字:

跨品种套利；行业因子；股指期货；量化投资

Abstract

WiththecontinuousdevelopmentofChina'sfinancialmarket,avarietyofnewfinancialinstrumentscontinuetoemerge,April16,2015,SSE50IndexFuturesandtheCSI500indexfuturestradedontheChinaFinancialFuturesExchange,therealizationofthediversificationofChina'sfinancialindexfutures,thestockindexfuturescrossspeciesarbitragebecomepossible.

Thispaperreviewsthedomesticandforeignscholars’relatedresearchoninvestmentarbitrageandquantization,putsforwardthestockindexfuturescross-speciesarbitragequantitativemodelbasedonindustryfactor.

Thispaperfirstreviewsthemethodsofclassicfuturesarbitragestrategy:

basedonthemeanreversionandbasedonthetrend.Thenfromthevaluation,themarketcapitalizationandindustrydistributionpointofview,comparesthesimilaritiesanddifferencesoftheCSI300indexfutures,theSSE50IndexFuturesandtheCSI500indexfutures,foundinthecard500indexfuturesonthethreeanglesissignificantlydifferentfromtheCSI300indexfuturesandtheSSE50indexfutures.

ThenanalysisthecorrelationoftheCSI300index,SSE50indexandtheCSI500index,foundtheSSE50indexandtheCSI500indexminimumcorrelation.Theirtrenddifferencesarelargestandtheyhavemostarbitragespace,sotheSSE50IndexFuturesandtheCSI500stockindexfuturesareselectedtobethearbitrageobject.Then,makingcorrelationtestofsingleindustryfactorandrelativestrengthofindex,dayoftheindustryfactorandthenextindexrelativestrengthofindexcorrelationcoefficientisrelativelysmall.Itisdifficulttousefactorofasingleindustrytopredictthenextdayrelativestrengthindex.

Inordertoovercomethedisadvantageofsingleindustryforecastfactor,wedecidedtousethecombinationofindustryfactortopredictrelativestrengthofindex.Bylogisticregression,theindustryfactorcombinedpredictionoftheSSE50Futures（index）andCSI500Futures（relativestrengthindex）.Inconsideringthevarietyoftransactionandtransactioncostsandtheimpactofthecostofthecase,tobuildthestockindexfuturescross-speciesarbitragequantitativemodel.Inbacktest,themodelachievesmorethan50%oftheannualyield,Sharperatioofmorethan1,withthesameperiodintheCSI300indexcomparedwithobviousadvantages.Itisprovedthatthefeasibilityofthestockindexfuturescross-speciesarbitragequantitativemodelbasedonindustryfactor.Theninordertoobservethemodel,accordingtothetwoclassiccross-speciesarbitragestrategy,designanditsapplicationinChina'sstockindexfutures.DuetolackofthebasicconditionsforstatisticalarbitrageofstockindexfuturesinChina,sothemaincomparisonbetweencross-speciesbasedonthetrendofthestockindexfuturesarbitragestrategiesandthestockindexfuturescross-speciesarbitragequantitativemodelbasedonindustryfactor,throughcomparisonandfurtheranalysisshowthatthestockindexfuturescross-speciesarbitragequantitativemodelbasedonindustryfactorisfeasibilityandsuperiority.

KeyWords:

Cross-speciesArbitrage,IndustryFactor,StockIndexFutures,QuantitativeInvestment

目录

1.绪论1

1.1研究背景1

1.2国内外研究现状2

1.3论文思路与主要内容7

2.套利交易9

2.1套利交易的基本概念9

2.2套利交易的主要类型9

2.3本章小结11

3.股指期货风格分析13

3.1股指期货合约概述13

3.2股指期货风格分析14

3.3本章小结18

4.基于行业因子的股指期货跨品种套利可行性分析19

4.1沪深300指数、上证50指数和中证500指数走势相关性分析19

4.2上证50指数和中证500指数价差分析21

4.3行业因子和指数相对强弱的相关性分析23

4.4本章小结25

5．基于行业因子的股指期货跨品种套利量化模型的实证研究26

5.1数据选择26

5.2数据标准化26

5.3logistic回归概述27

5.4模型构建29

5.5模型结果与分析31

5.6本章小结36

6.基于行业因子的股指期货跨品种套利量化模型与跨品种套利经典策略的比较37

6.1基于均值回复的股指期货跨品种套利策略37

6.2基于趋势的股指期货跨品种套利策略38

6.3基于行业因子的股指期货跨品种套利模型与跨品种套利经典策略的比较39

6.4本章小结41

7.结论42

7.1本文的主要研究成果42

7.2本文的创新之处43

7.3下一步的工作方向43

参考文献45

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文47

附录48

致谢49

1.绪论

1.1研究背景

随着中国经济的不断发展，我国金融市场不断发展完善。

成熟市场上的各类衍生金融工具陆续出现在我国资本市场上。

2010年4月沪深300指数期货（IF）在中国金融期货交易所上市，为广大投资者提供了基础性的风险管理工具。

为了应对市场不断的变化发展，同时更好反映市场特征，2015年4月中证50指数期货（IH）与中证500指数期货（IC）在中国金融期货交易所上市，使投资者能根据自身需求，更好管理风险，降低投资风险。

伴随着我国股指期货市场不断发展壮大，基于其的投资策略研究不断涌现。

由于股指期货具有双向交易、T+0交易和保证金制度等特点，天然适合量化投资策略。

量化投资主要使用数量化模型来研究金融市场，构建投资模型，力图从中发现能够带来超额收益的策略。

与传统的投资策略相比，因为其具有系统性、及时性和准确性等特点，量化投资策略吸引了众多投资者的关注。

针对股指期货的量化投资策略研究主要集中于两个方向：

投机交易和套利交易。

投机交易利用股指期货可以做多也可做空的特点，利用数理模型判断股指期货涨跌方向，根据结果单边做多或做空；套利交易利用股指期货现货之间的价差（期现套利）、不同月份合约之间（跨期套利）、不同市场之间（跨市场套利）和不同品种合约之间（跨品种套利），利用数理模型预测价差收敛或扩展方向，做多模型认为低估的品种，做空模型认为高估的品种。

在2015年4月前，由于上市的股指期货品种只有跟踪沪深300指数的沪深300指数期货，套利交易主要集中在跨期套利和期限套利上，而随着中证500指数期货和中证50指数期货的上市，跨品种套利也将蓬勃发展起来。

我国已上市的股指期货存在着显著的差别，上证50指数和沪深300指数主要由低估值、大市值的蓝筹股组成；而中证500指数则主要由高估值、小市值的成长股组成，同时这三大股指期货品种处于相同的宏观经济环境、市场环境中，受到诸多的共同因素影响。

在近几年的市场行情中，蓝筹股行情与成长股行情交替出现，这都说明股指期货跨品种套利具有现实基础。

另一方面，指数之间的风格切换往往由市场行业轮动驱动。

由于上证50指数和沪深300指数更多的由传统的银行、非银金融和房地产等行业股票组成，中证500指数更多由新兴产业如医药生物、计算机、电子等行业股票组成，不同行业之间的轮动成为了指数风格切换的重要动因。

在新兴行业表现较好的时候，往往中证500指数表现较佳；而当传统行业价值重估时，上证50指数和沪深300指数往往表现更好，风格切换将带来股指期货跨品种套利的机会。

基于此，本文利用多因子模型中的行业因子，通过logistic回归构建股指期货跨品种量化模型，取得了较好的效果，具有一定的实战意义。

相较于传统的基于均值回复套利策略和基于趋势套利策略，本文为股指期货跨品种套利提供了一个新的视角，可供投资者参考。

1.2国内外研究现状

（1）期货套利

期货套利交易的概念最初来源于Working（1949）的关于期货仓储理论的经典论述，他认为期货交易者可以从同种期货不同交割期限的合约之间价格差异的决定因素出发，考察合理价差的范围，从不合理的价差中获利。

Kanamura，Rachev和Fabozzi（2010）认为期货套利交易本质上是一种PairsTrade（配对交易），在买入一种期货合约的同时卖出另一种期货合约，从两者价格相对波动中获利，而不是单个品种的绝对价格波动中获利。

期货套利主要分为期现套利、跨期套利、跨市场套利和跨品种套利。

随着我国期货市场的发展，国内出现了不少关于这四种套利的研究。

关于期现套利，期现套利的研究主要集中在股指期货与其现货股票或ETF（交易所交易基金ExchangeTradedFunds）上。

陈晓静和陈钟（2007）选择ETF组合作为沪深300指数现货的替代，根据日均跟踪误差最小化原则确定各ETF比重。

利用中金所仿真交易数据，考虑了交易成本、指数期货保证金水平以及跟踪误差等因素后，给出了沪深300指数期货无套利区间。

袁象（2008）分析了国内指数型基金产品的发展现状，分析了其作为期现套利标的的可行性，并对模拟复制指数的股票现货组合构建方法和模型进行探讨，对不同标准构建的指数复制现货组合进行实证分析，发现采用的分层抽样复制方法对沪深300指数进行复制，基本能够满足期现套利的需求。

李成武和陈蕾（2014）依据持有成本法和高频数据研究发现，沪深300股指期货上市后，期现货价格偏差度和期货定价偏离度越来越小，正向套利机会和反向套利机会从初期频繁出现演变为偶然出现。

单次套利平均收益越来越小，套利持续时间也越来越短，沪深300股指期货逐渐进入成熟期。

关于跨期套利，国内跨期套利的研究主要集中在成本模型和协整模型上。

景楠，王彤（2012）从跨期套利的实物交割及持仓成本的角度出发，运用无套利原理，给出了正向市场和反向市场中买近期合约抛远期合约和买远期抛近期合约的无套利条件，并运用该无套利条件对SHFE上交易量最大的铜期货数据进行实证分析，发现跨期套利具有一定的季节性因素，跟其基本面有较大关系。

吕巧云（2012）主要研究沪深股指期货的跨期套利，选取沪深股指期货日内每五分钟收盘价这一高频数据作为研究对象，选择两种目前领域内最为热门的两种模型——持有成本模型和协整模型建立模型进行实证分析。

在持有成本模型方面，根据国内市场的特点对一些参数进行了设定，在对数据进行跨期套利时得到了比较好的结果，发现了一些正向和反向的套利机会。

在协整模型方面，除了对两组期货