Wie wäre es mit Autokorrelation? (http://de.wikipedia.org/wiki/Autokorrelation)
Du vergleichst das Originalsignal und das selbe um einen bestimmten Betrag verschobene Signal und errrechnest die Summe. Wenn dabei deine beiden Sinus-Halbwellen übereinanderliegen, sollten die Differenzen nahe 0 sein. Man muss natürlich möglichst viele Verschiebebeträge ausprobieren, sollte aber bei genügend Rechenleistung machbar sein. GPS funktioniert so ähnlich.