Как узнать успешно ли завершился голосой звонок от SIM300 (ATDxxxxxx;), т.е. была ли поднята трубка и установленно голосовое соединение?

Странный вопрос, потому что способов куча.

1) +COLP=1
После ATD даже на голосовом звонке будет пауза (как в обычном модеме), а при (не)соединении скажет OK/BUSY/NO CARRIER.

2) +MORING=1
Будут добавочные сообщения по разным случаям (на том конце пошли гудки, сняли трубку, и т.п.)

Послал команды ATX4 и AT+COLP=1: OK на ATDxxxxxx; появляется после установления соединения, но есть пауза 10-20 секунд между реальным завершением звонка и приходом NO CARRIER (трубку кладёт не SIM300, а вызванный номер). Как уменьшить эту паузу?

Не знаю. У меня NO CARRIER приходит сразу после отбоя удаленной стороной.

Еще можно запросить состояние соединения командой AT+CLCC
Она выдает полную информацию о текущем состоянии соединения....