Самое элементарное например - имея какое-то число выборок сигнала сделать МНК-аппроксимацию синусом. Тем более что частота его заранее известна, всего одна неизвестная. Получите сразу начальную фазу. И разрешение по этой фазе не будет зависеть от кол-ва выборок в периоде.