Meskipun teknologi Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MIMO-OFDM) memiliki banyak keunggulan dan banyak digunakan pada sistem komunikasi masa kini seperti 4G LTE, 802.11ac, 802.11ax, dan 5G, sistem ini memiliki kekurangan terutama yang disebabkan oleh penggunaan High Power Amplifier (HPA) non-linier pada sistem transmisinya. Penggunaan HPA non-linier dapat mendegradasi sistem MIMO-OFDM karena menyebabkan terjadinya in-band distortion dan out-of-band distortion. Selain itu, keamanan data pengguna juga menjadi concern dalam sistem komunikasi MIMO-OFDM. Kasus penyerangan sistem komunikasi seperti jamming dan eavesdropping sering terjadi dikehidupan nyata. Maka dari pada penelitian ini dilakukan pembuatan sistem keamanan data berbasis enkripsi Elliptic Curve Cryptography (ECC) pada sistem komunikasi MIMO-OFDM terkompensasi untuk sistem transmisi Data Image. Kompensasi dilakukan sistem MIMO-OFDM yang terdagradasi oleh HPA dilakukan dengan menggunakan teknik reduksi Peak-to-Averate Power Ratio (PAPR) Iterative Clipping Filtering (ICF) dan predistortion. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa penggunakan teknik kombinasi reduksi PAPR ICF dan predistortion mampu untuk mengkompensasi sistem MIMO-OFDM yang terdistorsi oleh HPA non-linier. Selain itu dalam pembuatan sistem ini digunakan neural networks sebagai predistortion untuk melinearisasi HPA. Neural networks digunakan karena flexible dan memiliki hasil kompensasi yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan Digital Predistortion. Untuk mengamankan data pada sistem komunikasi MIMO-OFDM digunakan metode subcarrier randomization dan subcarrier reconstruction untuk mengacak subcarrier sinyal yang ditransmisikan. Penggunaan subcarrier randomization didasarkan pada perubahan bit antara message dan ciphertext algoritma ECC. Penggunaan ECC pada penelitian ini mampu meringankan proses komputasi dibandingkan dari penelitian sebelumnya yang menggunakan algoritma Rivest Shamir Adleman (RSA). Seluruh sistem ini diimplementasikan dengan perangkat Software Defined Radio (SDR) untuk mengetahui performa sistem pada kondisi kanal real-world. Dari hasil evaluasi sistem didapatkan hasil bahwa sistem yang diajukan menghasilkan performa yang lebih baik daripada penelitian terdahulu.