Analyzing and modeling long-memory time series using fractional spline wavelets

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Pinto, Mateus Gonzalez de Freitas
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45133/tde-02102024-201422/
Resumo: Fractional splines extend Schoenberg\'s B-splines to fractional orders, which have been shown to fulfill all the requirements to form wavelet bases. Nevertheless, some of these fractional spline wavelets act as fractional difference operators for signals with essentially low-pass behavior and with a pole around the origin, making them useful in the analysis of series with fractal behavior. Using the fact that this family of wavelets acts approximately as a fractional difference operator in the Fourier domain, this thesis proposes two novel estimators for the long-memory parameter of a time series based on the fractional spline discrete wavelet transform (FrDWT), one heuristic and the other based on maximum likelihood. In this thesis, we demonstrate the fractional differentiation properties of fractional spline wavelets, as well as a theorem that allows for the construction of a procedure for whitening fractional noises. Simulations and examples are provided to illustrate the proposed methods, verifying their competitiveness with other proposals in the literature. Finally, we present the behavior of the proposed estimator on real data, verifying its dominance over other widely employed methods in the time series literature.
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spelling Analyzing and modeling long-memory time series using fractional spline waveletsAnálise e modelagem de séries temporais de memória longa usando ondaletas de splines fracionáriosExpoente de HurstFractional Gaussian noiseFractional random walkFractional splinesHurst exponentLong-memoryMemória longaOndaletasPasseio aleatório fracionárioRuído Gaussiano fracionárioSplinesSplinesSplines fracionáriosWaveletsFractional splines extend Schoenberg\'s B-splines to fractional orders, which have been shown to fulfill all the requirements to form wavelet bases. Nevertheless, some of these fractional spline wavelets act as fractional difference operators for signals with essentially low-pass behavior and with a pole around the origin, making them useful in the analysis of series with fractal behavior. Using the fact that this family of wavelets acts approximately as a fractional difference operator in the Fourier domain, this thesis proposes two novel estimators for the long-memory parameter of a time series based on the fractional spline discrete wavelet transform (FrDWT), one heuristic and the other based on maximum likelihood. In this thesis, we demonstrate the fractional differentiation properties of fractional spline wavelets, as well as a theorem that allows for the construction of a procedure for whitening fractional noises. Simulations and examples are provided to illustrate the proposed methods, verifying their competitiveness with other proposals in the literature. Finally, we present the behavior of the proposed estimator on real data, verifying its dominance over other widely employed methods in the time series literature.Splines fracionários estendem as B-splines de Schoenberg para ordens fracionárias, as quais se demonstra atenderem a todos os requisitos para formar bases de ondaletas. Não obstante, algumas dessas ondaletas de splines fracionários atuam como operadores de diferença fracionária para sinais com comportamento essencialmente passa-baixo e com polo concentrado em torno da origem, tornando-as assim úteis na análise de séries com comportamento fractal. Utilizando o fato de que esta família de ondaletas atua aproximadamente como um operador de diferença fracionária no domínio de Fourier, propõem-se nesta tese dois novos estimadores para o parâmetro de memória longa de uma série temporal com base na transformada discreta de ondaletas de splines fracionários (FrDWT), sendo um heurístico e outro baseado em máxima verossimilhança. Demonstram-se nesta tese as propriedades de diferenciação fracionária das ondaletas de splines fracionários, bem como um teorema que permite construir um procedimento de embranquecimento de ruídos fracionários. Realizam-se simulações e constroem-se exemplos para ilustrar os métodos propostos, verificando sua competitividade com as demais propostas da literatura. Por fim, exibimos o comportamento do estimador proposto em dados reais, verificando sua dominância frente aos demais métodos amplamente empregados na literatura de séries temporais.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPChiann, ChangPinto, Mateus Gonzalez de Freitas2024-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/45/45133/tde-02102024-201422/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2024-10-14T20:06:50Zoai:teses.usp.br:tde-02102024-201422Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-10-14T20:06:50Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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