Pues aunque ya hayas dicho que no es eso, tiene mucha pinta de que si es el sensor de proximidad como me pasa a mi, que la pantalla se enciende en algunos momentos de la llamada y le puedes dar con la oreja.
Para descartar completamente este problema bloquea la pantalla manualmente con el botón de bloqueo (si, ese entre los de volumen y la cámara) al comenzar una llamada y prueba a ver si se corta.
Creo que te merece la pena hacer esto porque te repito que aunque tu digas que no, ese fallo tiene toda la pinta de ser eso, y si no lo es podrás descartarlo por si envías el móvil al servicio técnico o algo.
Un saludo