Zugl.: Zürich, Univ., Diss., 2007

Diese Arbeit enthält vier Aufsätze über die Beziehungen zwischen Handelsstrategien auf Aktienmärkten und dem Zustand des Marktes. Es werden ökonometrische Methoden angewendet um den Markteinfluss von limit order Platzierungen, die Eigenschaften von limit ordern sowie die Verwendung von versteckten ordern zu analysieren. Im Kapitel 1 quantifizieren wir die Effekte der limit order Platzierung auf Preisquotierungen am Börsenplatzes Euronext. Wir zeigen, dass eine limit order signifikante Informationen enthält und illustrieren inwieweit ihr Einfluss auf den Markt von ihren Charakteristika und dem Zustand des Orderbuchs abhängt. Das Kapitel 2 enthält empirische Resultate über die limit order Aktivität und den Markteinfluss von limit orders an der New Yorker NASDAQ Börse. Wir dokumentieren, dass Marktteilnehmer die Platzierung von limit orders mit kleinen Volumina präferieren, diese aber sofort nach ihrem Einsatz wieder löschen. Basierend auf der geschätzten Marktauswirkung einer limit order schlagen wir eine Methode zur Prognose ihres optimalen Volumens vor. Im Kapitel 3 werden die limit order-Strategien von Marktteilnehmern in intransparenten Märkten untersucht. Wir zeigen, dass die Position der sogenannten versteckten Liquidität im Orderbuch von diversen Variablen abhängt, die den Zustand des Marktes beschreiben. Die Daten suggerieren, dass Händler die Platzierung sogenannter hidden orders im Hinblick auf günstige Liquidität am Markt und dem "picking-off"-Risiko ausbalancieren. Im letzten Kapitel 4 präsentieren wir ein Softwaresystem zur Rekonstruktion von Orderbüchern und zur Extrahierung von Orderflussinformationen aus message stream Daten. Die Basismodule des Systems basieren auf allgemeinen Orderbuch-Ereignissen. Sie sind abstrakt gehalten und können so einfach auf beliebige Märkte mit elektronischen Orderbüchern angewendet werden. / In four essays, this thesis examines the interaction between traders'' strategies and the state of market by the econometric analysis of maket impact of limit order submission, the typical properties of order flow and the traders'' usage of hidden orders. Chapter 1 quantifies short-term and long-term effects of limit order submissions on quotes in Euronext. We show that limit orders have significant information content and the maginitude of their impact on the quotes depends on both the order''s characteritics and the state of limit order books (LOBs). Chapter 2 provides new empirical evidence on order submission activities and market impacts of limit orders at NASDAQ. We find that traders dominantly submit small size limit orders and cancell most of them immediately after submission. Based on the estimated market impact of orders, we propose a method to predict the optimal size of a limit order conditional on its position in the LOB and the desired impact. Chapter 3 analyzes traders'' decisions on using undisclosed orders in opaque markets. Our empirical findings show that market conditions affect traders'' order submission strategies and suggest that traders balance their hidden order placements to compete for the provision of liquidity and protect themselves against picking-off risk. Chapter 4 presents a program framework for reconstructing LOBs as well as extracting order flow information from message stream data. We design the basic modules of the system in an abstract layer based on common order events in limit order markets, so that it can be easily adapted to data at any limit order markets.

Im ersten Teil der Dissertation wird ein diskretes stochastisches zustandsabhängiges Modell eines zweiseitigen Limit Orderbuchs als bestehend aus den Zustandsgrößen bester Bidpreis (Geldkurs), bester Askpreis (Briefkurs) und vorhandener Kauf- bzw. Verkaufsdichte definiert. Für eine einfache Skalierung mit zwei Zeitskalen wird ein Grenzwertsatz bewiesen. Die Veränderungen der besten Bid- und Askpreise werden im Sinne des Gesetzes der großen Zahlen skaliert und dies entspricht der langsameren Zeitskala. Das Platzieren bzw. Stornieren der Limitorder findet auf der schnelleren Zeitskala statt. Der Grenzwertsatz besagt, dass die fundamentalen Zustandsgrößen, gegeben Regularitätsbedingungen der einkommenden Order, fast sicher zu einem stetigen Limesmodell konvergieren. Im Limesmodell sind der beste Bidpreis und der beste Askpreis die eindeutigen Lösungen von zwei gekoppelten gewöhnlichen DGLen. Die Kauf- und Verkaufsdichten sind jeweils als eindeutige Lösungen von linearen hyperbolischen PDGLen, die anhand der Erwartungswerte der einkommenden Orderparameter festgelegt sind, gegeben. Die Lösungen sind in geschlossener Form erhältlich. Im zweiten Teil wird ein funktionaler zentraler Grenzwertsatz d.h. ein Invarianzprinzip für ein vereinfachtes Modell eines Limitorderbuches bewiesen. Unter einer natürlichen Skalierung konvergiert der zweidimensionale Preisprozess (Bid- und Askpreis) in Verteilung zu einer Semimartingal reflektierten Brownschen Bewegung in der zugelassenen Preismenge. Gleichzeitig konvergieren die Kauf- und Verkaufsdichten im schwachen Sinn zum Betrag einer zweiparametrischen Brownschen Bewegung. Es wird weiterhin anhand eines Beispiels gezeigt, wie man für das Modell im ersten Teil eine stochastiche PDGL, unter einer starken Stationaritätsannahme für die Orderplatzierungen und -stornierungen, herleiten kann. Im dritten Teil wird ein Mittelungs- bzw. ein Invarianzprinzip für diskrete Banach- bzw. Hilbertraumwertige stochastische Prozesse bewiesen. / In the first part of the thesis, we define a random state-dependent discrete model of a two-sided limit order book in terms of its key quantities best bid [ask] price and the standing buy [sell] volume density. For a simple scaling that introduces a slow time scaling, that is equivalent to the classical law of large numbers, for the bid/ask prices and a faster time scale for the limit volume placements/cancelations, that keeps the expected volume rate over the considered price interval invariant, we prove a limit theorem. The limit theorem states that, given regularity conditions on the random order flow, the key quantities converge in the sense of a strong law of large numbers to a tractable continuous limiting model. The limiting model is such that the best bid and ask price dynamics can be described in terms of two coupled ODE:s, while the dynamics of the relative buy and sell volume density functions are given as the unique solutions of two linear first-order hyperbolic PDE:s with variable coefficients, specified by the expectation of the order flow parameters. In the second part, we prove a functional central limit theorem i.e. an invariance principle for an order book model with block shaped volume densities close to the spread. The weak limit of the two-dimensional price process (best bid and ask price) is given by a semi-martingale reflecting Brownian motion in the set of admissible prices. Simultaneously, the relative buy and sell volume densities close to the spread converge weakly to the modulus of a two-parameter Brownian motion. We also demonstrate an example how to easily derive an SPDE for the relative volume densities in a simple case, when a strong stationarity assumption is made on the limit order placements and cancelations for the model suggested in the first part. In the third and final part of the thesis, we prove an averaging and an invariance principle for discrete processes taking values in Banach and Hilbert spaces, respectively.