Tuve este problema exacto con un 4S hasta hoy. Esto es lo que hice:
Instalé Skype y Google Hangouts en el 4S para verificar si este problema ocurre con cualquier aplicación de llamada o solo con GSM. Hice llamadas con Skype y Hangouts a través de WiFi y no tuve ningún problema.
Así que tuve un amigo con un 4S sin tales problemas y tomé prestada su tarjeta SIM para una prueba. ¡Llamé a su número en mi 4S y no tuve problemas de eco! Devolví la mía y volvió el eco. Para asegurarme, repetí esto un par de veces. Mi SIM tenía eco, no su eco.
Así que fui a la tienda de mi proveedor y solicité una nueva SIM. Problema ido.
Espero que esto ayude a las personas que han intentado todo lo demás sin ningún resultado. Por qué la tarjeta SIM causó esto me supera.