随着利率市场化的发展和金融体系的自由化，以远期利率为标的的利率衍生产品在国内金融市场上将变得越来越盛行。因此对远期利率所服从的随机过程进行有效建模，并对其相关的衍生产品进行定价成为一项值得研究的课题。而对远期利率所服从随机过程的建模大多主要运用的是Libor市场模型。由于标准的Libor市场模型存在着各种缺陷性，以及现有文献对该模型的扩展也存在着局限性，因此对现有远期利率模型的缺陷进行修正，使其更贴近市场波动率特征，是目前远期利率定价模型研究的重点。其中CMS价差期权作为CMS类期权中的一种重要产品，对其产品结构进行分析并利用本研究所推导出的远期利率模型对其定价问题进行研究具有现实意义。因此，本文主要论述了以下几个部分的内容：首先，阐述了所要研究对象的背景和研究的意义，并对国内外现有文献进行了评述，进而引出了本文所要研究的具有随机波动率和机制转换性质的Libor市场模型和互换利率市场模型。其次，对标准的Libor市场模型和互换利率市场模型进行了介绍。此模型是本文所将要推导出的具有随机波动率和机制转换性质的Libor市场模型的基础，以及后续模型参数的校准问题中都需要依赖于标准的Libor市场模型的参数校准结果。在介绍了标准Libor市场模型和标准互换利率市场模型后，分析了市场中利率衍生产品的隐含波动率存在的随机性以及机制转换的特性，并在此基础上分别推导出了具有随机波动率和机制转换性质的Libor市场模型以及互换利率市场模型。第三，利用与所需要校准模型参数相关的利率上限及利率互换期权的市场报价，以及运用Black逆推公式并采用参数化的方法分别对模型中分段固定的局部波动率和瞬时相关系数的校准进行了讨论。同时将所要校准的模型离散化后，采用马尔科夫链蒙特卡模拟方法分别对随机波动率微分方程和机制转换微分方程中的参数估计问题进行了讨论。第四，分别在标准互换利率市场模型和随机波动互换利率市场模型以及随机波动率机制转换互换利率市场模型的假设下，利用费曼—卡茨定理求解出了各假设下CMS价差期权中标的远期互换利率的特征函数，并运用快速傅里叶逆变换的方法最终求解出了各假设下CMS价差期权的理论定价公式。第五，为本研究的实证部分。在这部分本文对前述的理论推导的结果进行了市场数据的检验，模拟效果比较以及对CMS价差期权的理论价格进行了求解。最后，为本研究的研究总结以及研究展望。总结了本文前述的理论推导和实证分析的结果，并对未来研究方向进行了展望。通过已有国内外文献的整理和总结以及对相关理论推导和实证分析结果的研究，本研究最终得出了以下具有实际意义的结论：首先，实证结果表明，对远期Libor利率生成路径的蒙特卡罗模拟效果来说，具有随机波动率和机制转换特性的Libor市场模型显然较标准的Libor市场模型具有更优越的拟合效果。其次，利用市场上可观测到的利率上限及利率互换期权的市场报价，运用Balck逆推公式以及分段固定的参数化方法对模型中的局部波动率以及瞬时相关系数参数进行校准，引入了市场上隐含波动率当前的信息；利用马尔科夫链蒙特卡罗模拟的方法对模型中随机波动率和机制转换方程的参数进行估计，引入了市场上历史的信息。实证结果也证明该方法对标的资产生成路径具有良好的拟合效果。最后，利用费曼—卡茨定理和快速傅里叶逆变换的方法最终求解出CMS价差期权的理论定价公式，其与蒙特卡罗模拟方法相比较，显然在求解期权解析式的方法在期权理论价格计算的时间上有着明显的优势。实证结果也表明，由该CMS价差期权的理论定价公式所计算出的期权理论价格有着良好的实证效果。