Faits: A. En mai 2003, le Ministère public de la Confédération (ci-après: MPC) a ouvert une enquête de police judiciaire contre inconnu, notamment pour participation et soutien à une organisation criminelle, au sens de l'art. 260ter ch. 1 CP, à la suite d'une information établissant un lien entre l'auteur d'un attentat en Arabie saoudite, et diverses personnes résidant en Suisse. De septembre 2003 à mai 2004, le MPC a dirigé son enquête contre sept personnes de nationalités yéménite, somalienne et irakienne. Le 8 janvier 2004, six personnes ont été arrêtées et placées en détention préventive, dont X._, ressortissant yéménite. Le 20 août 2004, considérant que les infractions principales visées par le MPC étaient de la compétence fédérale et que l'enquête de police judiciaire apportait des indices étayés de criminalité organisée, le Juge d'instruction fédéral a ordonné l'ouverture d'une instruction préparatoire, clôturée le 21 février 2006. Le 21 septembre 2006, le MPC a saisi le Tribunal pénal fédéral de sept actes d'accusation, dont l'un était dirigé contre X._. B. Dans son arrêt du 28 février 2007, notifié le 25 avril 2007, le Tribunal pénal fédéral (ci-après: TPF) a considéré que la compétence fédérale était donnée pour le chef de participation à une organisation criminelle, mais non pour celui de violation de l'art. 23 LSEE, ni pour celui d'escroquerie, rapidement abandonné. Comme la jonction des causes, au sens de l'art. 18 al. 2 PPF, n'était pas possible, l'attraction de compétence en faveur de la Confédération pour toutes les infractions ressortissant à la juridiction cantonale résultait, exceptionnellement, de l'art. 6 al. 1 CEDH. Le TPF a ainsi condamné X._, pour violation de l'art. 23 al. 2 LSEE, à neuf mois de peine privative de liberté et à trente jours-amende, dont le montant n'a pas été fixé, avec sursis pendant deux ans. L'arrêt précisait que ces peines étaient entièrement couvertes par la détention préventive subie. Le TPF a retenu que l'accusé avait favorisé le séjour en Suisse de ressortissants étrangers voulant déposer des demandes d'asile au moyen de faux documents, ce dont il avait connaissance. La preuve formelle était rapportée pour sept personnes, auxquelles il fallait ajouter un certain nombre d'autres ressortissants étrangers, à propos desquels il n'y avait pas lieu de prononcer un acquittement, car l'activité de l'accusé concernant ces derniers était réalisée dans le cadre du réseau monté pour faciliter l'entrée et le séjour illicite en Suisse des autres personnes mentionnées dans l'acte d'accusation. De plus, l'accusé avait reçu de certains requérants des sommes allant de 400 à 1'300 USD, ce qui justifiait la condamnation pour violation de l'art. 23 al. 2 LSEE. C. Agissant le 29 mai 2007 par la voie d'un « recours adressé au Tribunal fédéral », X._ conclut principalement à son acquittement de tous les chefs d'accusation, subsidiairement à l'incompétence du TPF pour juger des infractions de compétence cantonale, et à l'allocation d'une indemnité de 150'000 fr. « sous réserve d'un préjudice supérieur ». Dépendant intégralement des services sociaux, il sollicite le bénéfice de l'assistance judiciaire. Il expose en substance que le TPF était incompétent ratione materiae pour connaître de la violation alléguée de l'art. 23 al. 2 LSEE. Le TPF avait déduit sa compétence matérielle de l'art. 6 CEDH en violation des art. 26 let. a LTPF et 336 et 337 CP. Concernant l'art. 23 al. 2 LSEE, l'acte d'accusation ne permettait pas de retenir l'existence d'un groupe organisé, qui était admise en violation des art. 126 PPF, 29 et 32 al. 2 Cst., ainsi que 6 al. 2 CEDH. La peine de neuf mois d'emprisonnement et de trente jours-amende, avec sursis, équivalant à la détention préventive effectuée, s'avérerait arbitrairement excessive. Invoquant le fait que son accusation à tort comme « terroriste » l'avait détruit psychologiquement, ainsi que sa femme et ses cinq enfants, au point que la famille a dû déménager et entamer des psychothérapies pour plusieurs de ses membres, il réclame, en application des art. 122 PPF et 5 CEDH une indemnité de 150'000 fr., en raison des circonstances exceptionnelles permettant de dépasser l'indemnité forfaitaire habituelle de 200 fr. par jour de détention. Le MPC propose le rejet du recours, dans la mesure où il est recevable. Le TPF se réfère à son arrêt. 